(57)【要約】  本開示は、優れた重量分析作業容量および体積分析容量を有する多孔質ガス吸蔵モノリス、本開示の多孔質ガス吸蔵モノリスを含むガス貯蔵システム、その製造方法、およびガスを貯蔵する方法を提供する。多孔質ガス吸蔵モノリスは、ガス吸蔵材料および非水性結合剤を含む。
2019527798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを貯蔵する方法であって、
前記ガスを、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量および／または≦３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量を有する少なくとも１つの多孔質ガス吸蔵モノリスを含むガス貯蔵システムと接触させること
を含む方法。
【請求項２】
前記多孔質ガス吸蔵モノリスが、
約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記作業重量分析容量が≦４０ｌｂ／ＧＧＥである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記体積分析容量が３０Ｌ／ＧＧＥ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記多孔質ガス吸蔵モノリスが、ガス吸着材料と非水性結合剤とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フルオロポリマーが、ポリ（ビニリデンジフルオリド）、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ポリアミドが、ナイロン−６，６’、ナイロン−６、ナイロン６，１２、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記結合剤が１０ｗｔ％以下の量で存在する、
前記ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つである、請求項５〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記非水性結合剤が約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在する、
前記ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５５ｗｔ％〜約６５ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つである、請求項５〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項５〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記活性炭が、木材、ピートモス、ココナッツの殻、石炭、クルミの殻、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーに由来する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記活性炭が、熱的に活性化されている、化学的に活性化されている、またはそれらの組み合わせである、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ガス吸蔵材料を含む多孔質ガス吸蔵モノリスであって、
≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量および／または＜３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量を有する多孔質ガス吸蔵モノリス。
【請求項１５】
非水性結合剤をさらに含む、請求項１４に記載のモノリス。
【請求項１６】
前記非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項１５に記載のモノリス。
【請求項１７】
前記フルオロポリマーが、ポリ（ビニリデンジフルオリド）、フッ素化エチレンプロピレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロポリマーである、請求項１６に記載のモノリス。
【請求項１８】
前記ポリアミドが、ナイロン−６，６’、ナイロン−６、およびナイロン６，１２からなる群から選択される少なくとも１つのポリアミドである、請求項１６に記載のモノリス。
【請求項１９】
前記非水性結合剤が１０ｗｔ％以下の量で存在する、請求項１５〜１８のいずれかに記載の物品。
【請求項２０】
前記ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する、請求項１４〜１９のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２１】
前記ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、請求項１４〜２０のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２２】
前記活性炭が、木材、ピートモス、ココナッツの殻、石炭、クルミの殻、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーに由来する、請求項２１のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２３】
前記活性炭が、熱的に活性化されている、化学的に活性化されている、またはそれらの組み合わせである、請求項２１または２２に記載のモノリス。
【請求項２４】
前記モノリスが以下の
約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
≧０．４ｇ／ｃｃの部分密度、
前記作業重量分析容量が≦３０ｌｂ／ＧＧＥである、
前記体積分析容量が３０Ｌ／ＧＧＥ未満である、
前記ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項１４〜２４のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２５】
前記部分密度が、約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃの範囲にある、請求項２４に記載のモノリス。
【請求項２６】
前記部分密度が、約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．６ｇ／ｃｃの範囲内にある、請求項１４〜２５のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２７】
前記作業重量分析容量が＜２８ｌｂ／ＧＧＥである、請求項１４〜２６のいずれかに記載のモノリス。
【請求項２８】
多孔質ガス吸蔵モノリスの製造方法であって、
ガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること、および
前記混合物を成形構造物に圧縮するか、前記混合物をある形状に押し出すこと
を含む方法。
【請求項２９】
前記圧縮した混合物に熱を加えることをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記モノリスが、以下の
前記非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマーもしくはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、または
前記ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、もしくはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記モノリスが以下の
約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
≧０．４ｇ／ｃｃの部分密度、
作業重量分析容量が≦４０ｌｂ／ＧＧＥである、
体積分析容量が＜３５Ｌ／ＧＧＥである、
前記ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、１０ｗｔ％以下の量で存在する、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項２８〜３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記モノリスが以下の
約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃの範囲である前記部分密度、
前記作業重量分析容量が３０ｌｂ／ＧＧＥ未満である、
前記体積分析容量が３０Ｌ／ＧＧＥ未満である、
前記ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項２８〜３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記混合物を圧縮することが、少なくとも１，２５０ｐｓｉの圧力を加えることを含む、請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
前記加えられる圧力が１，５００ｐｓｉより大きい、請求項３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記成形構造物または前記押出し形状が、円柱、長円形の柱体、立方体、楕円形の柱体、長円形の柱体、または直方体である、請求項２８〜３４のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
容器と、
その中に配置された多孔質ガス吸蔵モノリスであって、ガス吸着材料を含む、多孔質ガス吸蔵モノリスと
を含むガス貯蔵システムであって、
前記多孔質ガス吸蔵モノリスは、≦４０ｌｂ／ＧＧＥ（例えば、≦２８ｌｂ／ＧＧＥ）の作業重量分析容量および／または＜３５Ｌ／ＧＧＥ（例えば、＜３０Ｌ／ＧＧＥ）の体積分析容量を有する、ガス貯蔵システム。
【請求項３７】
前記モノリスが、非水性結合剤をさらに含む、請求項３６に記載のガス貯蔵システム。
【請求項３８】
前記モノリスが、以下の
前記非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマーもしくはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、または
前記ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、もしくはそれらの組み合わせの少なくとも１つである、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項３７に記載のガス貯蔵システム。
【請求項３９】
前記モノリスが、以下の
前記ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が１０ｗｔ％以下の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項３６〜３８のいずれかに記載のガス貯蔵システム。
【請求項４０】
前記モノリスが以下の
約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、
≧０．４ｇ／ｃｃ部分密度、
≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量、
＜３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量、
前記ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在する、
前記非水性結合剤が、７ｗｔ％以下の量で存在する、
前記非水性結合剤が、前記結合剤の約５５ｗｔ％〜約６５ｗｔ％の分散液である、または
それらの組み合わせ
の少なくとも１つを有する、請求項３６〜３９のいずれかに記載のガス貯蔵システム。
【請求項４１】
前記容器が少なくとも１，０００ｐｓｉに耐えるように構成されている、請求項３６〜４０のいずれかに記載のガス貯蔵システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年７月１日に出願された米国特許仮出願第６２／３５７，６１３号および２０１７年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／４６４，９５５号の優先権を主張する。これらの仮出願の両方とも、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
背景
１．技術分野
本開示は、ガス貯蔵システムに関し、特に、改善された貯蔵容量および供給容量を備える吸着性ガス用の多孔質ガス吸着性モノリスおよび貯蔵システムに関する。さらに、本明細書は、吸着剤密度と重量分析作業容量の少なくとも一方を改善することによって、吸着ガス貯蔵システムの作業容量または可逆的な貯蔵（例えば、活性炭含有貯蔵システムや吸着モノリス含有貯蔵システムを含む吸着天然ガス貯蔵システムからの天然ガスの貯蔵および供給）を改善する方法を提供する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術の説明
吸着天然ガス（ＡＮＧ）貯蔵システムは、相対的に低い作動圧力に起因して、現在使用されている圧縮天然ガス（ＣＮＧ）シリンダに代わるものである。作動圧力の低下は、家庭用燃料補給ユニットの使用を可能にし、圧縮のコストを削減し、本質的に比較的安全である。通常、ＡＮＧ貯蔵システムは、３，０００〜３，６００ｐｓｉｇの範囲の作動圧力を有するＣＮＧシリンダと比較して、１，０００ｐｓｉｇ未満の作動圧力を有する。
【０００４】
ＡＮＧ貯蔵システムでは、表面に付着し、吸着された「凝縮相」で特定の分子の大きさの細孔を満たす天然気体分子を貯蔵するために吸着剤が使用される。吸着剤をガスシリンダの内側に配置するか、吸着剤の周囲にガスシリンダを形成し、次いでこれをパージして酸素を除去する。吸着剤は高い体積分析作業容量を示すべきであり、吸着剤に貯蔵されるガスと比較して吸着剤から放出されるガスの比率は理想的には１であるべきである。ＡＮＧ貯蔵システムで吸着剤を使用することで、ガスシリンダが、同等の圧力での空のシリンダと比較して、より多大な質量の天然ガスを保持することが可能になる。これらの吸着剤には、木材、泥炭、石炭、ココナッツ、合成または天然ポリマーを含む様々な原料からの活性炭、ならびに化学的および／または熱的活性化を含む様々なプロセスが含まれる。さらに、モレキュラーシーブ、多孔質アルミナ、柱状粘土、多孔質シリカ、ゼオライト、および有機金属骨格を含む無機吸着剤を使用することができる。
【０００５】
固体表面への気体分子の吸着およびその細孔内での凝縮相の形成は発熱現象である。ＡＮＧ用途では、一次吸着はファンデルワールス力、すなわち弱い力の相互作用として知られている。気体分子が吸着すると、分子の自由度（振動、回転、または並進）が減少するため、熱が放出される。大量のガスが吸着されると、放出される熱の量は相当なものとなり得る。対照的に、脱着する気体分子は吸熱過程であり、これはエネルギー（すなわち熱）が気体分子によって吸着されることを意味する。やはり、大量のガスが放出されると、システムの著しい温度の低下が認められる。
【０００６】
天然ガスの中で最も豊富な成分であるメタンは、動態学的な直径が３．８Åである。コンピュータでのシミュレーションでは、メタンを貯蔵するための吸着剤にとって理想的な細孔の大きさ（例えば、直径）が約９〜１２Åであることを提示している。従来から、メタン貯蔵用の吸着剤に関する研究の焦点は、この大きさの範囲内の細孔体積を最大にすること、ならびに約９〜１２Åの細孔の大きさの範囲を中心とする狭い細孔の大きさの分布を達成することに集中していた。例えば、米国特許第５，９６５，４８３号明細書、米国特許第５，４１６，０５６号明細書、米国特許第５，３７２，６１９号明細書、米国特許第５，６１４，４６０号明細書、米国特許第５，７１０，０９２号明細書、米国特許第５，８３７，７４１号明細書、米国特許第６，６２６，９８１号明細書、米国特許第５，６２６，６３７号明細書、米国特許第８，６９１，１７７号明細書、米国特許第８，１５８，５５６号明細書、米国特許第８，５００，８８９号明細書、米国特許第８，９１５，９８９号明細書、米国特許第５，４０１，４７２号明細書、米国特許第９，１０２，６９１号明細書、米国特許第７，０６０，６５３号明細書、米国特許第５，９９８，６４７号明細書、米国特許第７，６６２，７４６号明細書、米国特許第８，２３１，７１２号明細書、米国特許出願公開第２０１４／００１８２３８号明細書、および国際公開第２０１４／０２７４６５９号パンフレットを参照されたい。
【０００７】
約９〜１２Åの大きさの範囲内である細孔の大きさの分布に向けて努力する１つの制限は、このことで貯蔵が最大になる一方で、周囲圧力まで減圧させる場合にこの細孔の大きさの範囲は供給ガスと相関関係がないということである。実用的見地からの吸着能力は、全ガス容量、最大作動圧力で貯蔵されたガスの総量を超え、周囲圧力、すなわち１４．７ｐｓｉまで引き下げられたときに放出されるガスの全量に焦点を合わせるべきである。約９〜１２Åの細孔の大きさの狭い細孔の大きさの分布は、気体分子を取り囲む炭素表面の影響のために、高圧から周囲圧力に減圧したときに本質的により多くの気体分子を保持する。さらに、天然ガス組成物が、エタン、ブタンおよびプロパンなどのより大きな大きさの分子を含むことはよく知られている。天然ガスの典型的な組成は、８９〜９５％のメタンである。本開示の驚くべき態様は、メタン単独とは対照的に天然ガスの高い作業容量のために、貯蔵領域における細孔の分布およびより大きな細孔（最大２５〜３０Å）が減圧の間の放出と滲出を促進するという驚くべきかつ予想外の発見である。さらに、燃料補給の多くのサイクルにわたって初期の容量をより良好に維持するために＜９Åの大きさの細孔体積を最小にすることは驚くべきことに、また予想外に有利であった。２７Åの大きさ、さらには５０Åの大きさよりも大きい細孔体積がさらに貯蔵容量を増大させることも予想外であった。さらに、吸着剤の細孔の大きさの分布を９〜１２Åの範囲に集中させるための過去の多くの試みで、非常に狭い細孔の大きさ分布に一部起因して、非常に複雑な活性化法および／またはエキゾチックな材料がもたらされた。そのような製造方法を使用することは、法外なコストがかかり、および／または安価でスケールアップできることがまだ証明されていない。場合によっては、吸着剤の材料は改良された体積分析容量または体積分析能力（ＧＧＥ当たりの吸着剤のＬであり、ＧＧＥは米国エネルギー省代替燃料データセンター（ｗｗｗ．ａｆｄｃ．ｅｎｅｒｇｙ．ｇｏｖ／ｆｕｅｌｓ／ｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｙ＿ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．ｈｔｍｌ）によって５．６６ｌｂの天然ガスとして定義されるガソリンガロン当量である）を有するが、重量分析作業容量または重量分析能力（ＧＧＥ当たりの吸着剤のｌｂ）を犠牲にしている。他の場合には、逆のことが認められた、すなわち、重量分析作業容量は、体積分析容量の減少を犠牲にして増加した。
【０００８】
より最近の研究は、吸着剤の能力を向上させることに加えて、周囲圧力で貯蔵または吸着剤材料に保持されるガスの量をどれほど減らすかを判定することに焦点を合わせている。これを行う１つの方法は、システムの温度を制御することである。温度が制御される場合、気体分子の放出を促進するために、タンクが減圧しているとき、すなわちエンジンに燃料を供給しているときに熱を加えることができる。逆に、タンクを加圧しているとき、すなわちＡＮＧタンクの燃料補給中に、熱を除去して、指定された作動圧力で貯蔵されるガスの量をさらに増やすことができる。ある場合には、タンク、吸着剤に適用される外部エネルギー源、またはタンクもしくは吸着剤に適用される熱伝導特性を含む他の添加剤の使用が提案されてきた。例えば、米国特許第５，９１２，４２４号明細書、米国特許第７，９５５，４１５号明細書、米国特許第７，４１８，７８２号明細書、米国特許第７，８９１，３８６号明細書、米国特許第７，７３５，５２８号明細書、米国特許第７，９３８，１４９号明細書、米国特許第９，００６，１３７号明細書、米国特許第９，１８８，２８４号明細書、中国特許第２００６／１００１３８３８号明細書、国際公開第２０１５／０２２６２号パンフレット、米国特許出願公開第２０１４／０２９０２８３号明細書、および米国特許出願公開第２０１４／０２９０６１１号明細書を参照されたい。これらの方法は、気体分子の放出を促進したり、等温条件近くで吸着したりする一方で、システム全体をさらに複雑にし、さらに重量およびコストを増大させる。また、これらの方法は、言及した欠点のために商業的に実行可能であることがまだ証明されていない。
【０００９】
細孔の大きさの分布に焦点を合わせた作業量と比較して、比較的見過ごされてきた吸着剤の属性が、吸着剤の構造である。今日市販されている吸着剤の大多数は、粉末、ペレット、顆粒の３つのカテゴリーに分類できる。前述の範疇の大きさは典型的には０．０２５〜７ｍｍである。そのような材料は、頭上からの装填によってそれらのパッケージに導入され、ランダムな充填密度をもたらし、その結果、吸着剤はせいぜい容器の内側の体積の約６４％を占めるようになる。場合によっては、容器に振動装置を使用して、占有体積を６５〜７０％にわずかに増やすことができる。しかし、容器の約３分の１には吸着剤がないままである。シリンダの内側の体積を最大にするために、より適合性の高い構造、すなわち内側の形状を反映し、また振動処理を必要とする粒子充填物と比較して充填をより容易かつより迅速にするものが望ましい。いくつかの場合は、嵩密度を増加させるために炭素粒子または炭素繊維を互いに接着するために有機結合剤を使用するか、炭化性結合剤を使用した。例えば、米国特許第５，６１４，４６０号明細書、米国特許第５，８３７，７４１号明細書、米国特許第６，０３０，６９８号明細書、米国特許第６，２０７，２６４号明細書、米国特許第６，４７５，４１１号明細書、米国特許第６，６２６，９８１号明細書、米国特許出願公開第２０１４／０１２０３３９号明細書、米国特許出願公開第２０１５／０２５８４８７号明細書、米国特許出願公開第２００９／０２２９５５５号明細書、および米国特許第８，６９１，１７７号Ｂ２明細書を参照されたい。一方、天然ガス貯蔵用の軽量なシステムは付加価値がある。例えば、米国エネルギー省エネルギー効率・再生可能エネルギー局（ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎｅｒｇｙ．ｇｏｖ／ｅｅｒｅ／ｖｅｈｉｃｌｅｓ／ｖｅｈｉｃｌｅ−ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ−ｏｆｆｉｃｅ−ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ−ｍａｔｅｒｉａｌｓ−ｃａｒｓ−ａｎｄ−ｔｒｕｃｋｓ）は、車両の重量の１０％の減少に対して６〜８％の燃費の向上を見積もっている。これは、２０００ｌｂの車両に関して重量の３０ｌｂの減少に当たる約１％の減少に相当し、そのことにより、燃料を貯蔵するためにより少ない結合剤およびより軽量の吸着剤にすることが支持される。それ故、好ましいが捉えどころのない目標は、単に吸収剤から作られた高密度の物品とは対照的に、優れた持続的な天然ガスの貯蔵能力を有し、製造が容易で製造コストが安価である、密に詰め込まれた吸着剤を伴って作られた軽量の形状適合構造化物品である。
【００１０】
多くの構造化物品に対する１つの制限は、吸着剤が結合剤材料と混合されたときの作業容量の低下にあった。結合剤の材料によっては、能力の低下の程度は吸着剤の単純な希釈の程度を超える。天然ガスの吸着および脱着能力の低下は、関連する細孔の大きさの範囲内にある細孔の閉塞、制限的な分子の拡散および滲出をもたらして吸着剤表面を閉塞する全体的な細孔の直径の減少に起因する可能性が高い。カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、芳香族スルホン酸塩の結晶塩、ポリフルフリルアルコールなどを含むがこれらに限定されない水溶性結合剤（例えば極性結合剤）などの現在使用されている結合剤を、水性溶媒および吸着材料と混合する。水性溶媒は結合剤を可溶化して、炭素粒子を互いに接着させるように作用するゲルエマルジョンを生成する。この方法に固有のものでは、多孔性および表面積が閉塞され、その結果、純粋な吸着剤の能力が低下する。水性結合剤の代替は、粘土、フェノール樹脂、ポリアクリレート、ポリビニルアセテート、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）などのような特定の非可溶化、非水性結合剤の使用である。しかし、この群の結合剤は、細孔の遮断または細孔の充填のために、吸着剤の全体の多孔度を減少させることが観察されている。両方の結合剤群は、典型的には高温（＞７００℃）で炭化またはアニールされる結合剤を含み、これは細孔の収縮および細孔体積の減少を引き起こす。累積効果により、成分の吸着剤材料と比較して歪んだ細孔の大きさの分布および悪化した細孔体積を特徴とする吸着剤物品がもたらされる。さらに、ある特定の場合には、前述の物品の製造に制限があった。これらの特定の場合において、形状特異的物品は、腐食性のガスの副生成物（例えば、ポリ塩化ビニル系ポリマーの炭化からの分解生成物）を生じる高温までの複数の熱処理を必要とするとき、大量生産にスケールアップするためのコストと合わせて、それらの適応を中止したり、隙間市場への使用を狭めたりする。
【００１１】
さらに、細孔の収縮を引き起こすプロセスは、最終成形品の寸法を歪ませる。理想的な一部は、タンクの体積分析容量を最大にするためにシリンダの内側の形状に形成されている。これは応用にとって非常に重要と考えられる。吸着剤が、例えばＣＭＣ（水性）またはＰＶＤＣ（非水性）によって結合されている場合、乾燥および／または炭化させてからの形状の最終的な寸法は、初期の寸法から減少している、および／または歪んでいる。収縮と呼ばれるこの欠点は、吸着剤と結合剤との界面で分子レベルで化学的性質を制御することができないために、制御が困難である。結果として、成形部分がシリンダ内に設置されたときに、可変の収縮に対応するためにその外壁と内側のシリンダの壁との間にかなりの余分な空間が存在する影響が出る。体積分析容量の減少を超えると、空隙の空間が、結合吸着剤がシリンダ内を移動することを可能にし、このことが、移動式での適用において重大な損耗をもたらす可能性があり、微粒子が潜在的に減圧ガスに同伴して、タンク内の吸着剤が少なくなって、下流のラインを詰まらせる潜在的可能性がある。累積的な影響により、貯蔵容量が大幅に少なくなる。収縮と戦うための１つの方法は、初期の部分に特大寸法の目標を採用することである。しかし、収縮は予測するのが困難であるので、一部の部分は必然的に、製造された燃料タンクの範囲内に収まるには大きすぎる最終外形寸法を有する。
【００１２】
したがって、ガスの貯蔵容量を減少させず、従来の結合剤のプロセス上の課題を克服し、プロセスでの形成時に、より信頼性のある最終的な物理的寸法および吸着能力を有する、本明細書に記載の非水性結合剤を伴う多孔質ガス吸蔵物品に対する必要性が存在する。それは、軽量で、改良された吸着剤密度、高い重量分析作業容量、および繰り返しの燃料補給による容量のレベルの持続を備えた吸着性ガス貯蔵システム、およびその製造方法を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
概要
本明細書は、多孔質ガス吸蔵モノリス（例えば、活性炭モノリス）、多孔質ガス吸蔵モノリスの製造方法、ならびにそれを使用するための方法およびシステムに関する。特に、約９〜２７Åの顕著な細孔体積を特徴とするガス収着剤材料と本明細書に記載の非水性結合剤との特定の組み合わせが、より優れていて良好な予測可能な寸法、体積分析容量および／または重量分析容量を備える多孔質ガス吸蔵モノリスを提供することが、意外にも、また予想外に発見された。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
特定の実施形態では、細孔の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％またはそれ以上（間のすべての値および範囲を含む）が、９〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態において、細孔の５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超またはそれ以上（間のすべての値および範囲を含む）が、９〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態において、細孔の６０％超が９〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態では、細孔の７０％超が９〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態では、細孔の８０％超が９〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態では、細孔の９０％超が９〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態において、細孔の９５％超が９〜２７Åの範囲にある。他の特定の実施形態では、細孔の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％またはそれ以上（間のすべての値および範囲を含む）が、約１２〜２７Åの範囲である。特定の実施形態において、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超またはそれ以上（その間のすべての値および範囲を含む）は、約１２〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態では、細孔の３０％超が１２〜２７Åの範囲にある。特定の実施形態では、細孔の４０％超が約１２〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態では、細孔の５０％超が約１２〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態では、細孔の６０％超が約１２〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態では、細孔の７０％超が約１２〜２７Åの範囲内にある。特定の実施形態では、細孔の８０％超が約１２〜２７Åの範囲内にある。
【００１５】
例えば、本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは、約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。
【００１６】
本開示の一態様は、マイクロ細孔またはナノ細孔のモノリス炭素質物品を提供する。この物品は、本明細書に記載されているように、ガス吸着材料および「非水性」結合剤を含む。「非水性」とは、主として機械的接着のメカニズムによって、高密度の吸着モノリス構造において粉末吸着剤を固定化および結合する結合剤を意味する。結合剤はエマルジョンとして、溶媒中の分散物として、または乾燥粉末として添加され、結合剤はゲルの形態ではなく、また水であってもなくてもよい溶媒により可溶化されていない。特定の実施形態において、本開示の非水性結合剤は、フルオロポリマー（例えば、ポリ（ビニリデンジフルオリド））、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、またはペルフルオロアルコキシアルカン）、ポリアミド（例えば、ナイロン−６，６’またはナイロン−６）、ポリアミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック（例えばポリフェニレンスルフィド）、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマーまたはそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つの結合剤である。高性能プラスチック、高性能ポリマー、または高性能熱可塑性樹脂は、１５０℃以上の連続使用温度を有する任意の半結晶性または非晶質熱可塑性樹脂であり得る。特定の実施形態では、本開示の組成物の非水性結合剤は、１５ｗｔ％以下の量で存在する。一実施形態では、非水性結合剤はポリテトラフルオロエチレンである。本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、本開示の非水性結合剤は、ポリテトラフルオロエチレンの形態である。別の実施形態では、本開示の非水性結合剤は、１０ｗｔ％以下（例えば、１０ｗｔ％未満、７ｗｔ％以下、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または３ｗｔ％〜約７ｗｔ％の範囲）の量で存在する。
【００１７】
理論に拘束されることなく、本明細書に記載の非水性結合剤の驚くべき利点は、マスクや外面の吸着剤粒子の連続的なコーティングを伴わずに、また結合剤による内部の吸着剤粒子の多孔性の汚染が最小限の状態で、機械的接着のメカニズムを介して、粒子の外面にて粉末の吸着剤を固定化および結合することに起因すると考えられる。機械的接着とは、本開示に記載されるような非水性結合剤が、温度および／または圧力の強制から吸着剤の粒子表面の不規則性まである程度一致し、その後結合され固定した吸着剤構造を作り出しながら、何らかの様式で硬化することを意味する。接着は、低アスペクト比の成形微粒子および／または高アスペクト比の繊維の形態の結合剤に吸着剤と接触させることによって、達成される。繊維状結合剤は、そのより高いアスペクト比で添加させても、プロセスによって生成してもよい。例えば、剪断混合プロセスステップ間のブレンドの加熱、および圧縮成形または押出成形ステップ間の加熱は、結合剤軟化点付近の温度で、低次のアスペクト比の結合剤成分からの繊維状結合剤の所望の生成に寄与でき、また所望の機械的接着のために結合剤を効率的に使用するのを補助することができる。結合剤の適切な選択を通して、また好ましくは成形前に吸着剤と結合剤との混合物を乾燥させることによって、望ましくない収縮が避けられ、モノリスの所望の目標の寸法を確実かつ再現可能に達成することができる。
【００１８】
本開示の実施形態のさらなる利点は、結合剤の選択、比較的少ない結合剤含有量、およびより小さな約９〜１２Åの大きさの多孔性に濃縮されるのとは対照的に、約９〜２７Åの大きさの範囲の重大な多孔性である吸着剤の使用により、重量が比較的軽い燃料貯蔵タンクとなることである。すなわち、特定の実施形態では、モノリスは、約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、ガス吸着材料は、活性炭、ゼオライト、多孔質シリカ、共有結合有機骨格、または有機金属骨格からなる群から選択される。特定の実施形態では、ガス吸着材料は、少なくとも８５ｗｔ％（例えば、少なくとも９０ｗｔ％、９０ｗｔ％超、少なくとも９３ｗｔ％、または９３ｗｔ％超）の量で存在する。
【００２０】
さらなる実施形態では、ガス吸着材料は粒状活性炭である。特定の実施形態では、活性炭は、例えば、木の実、ココナッツの殻、泥炭、木、コイア、褐炭、石炭、石油ピッチ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される炭素質材料である。特定の実施形態では、活性炭は粉末形態または顆粒形態である。
【００２１】
特定の実施形態では、活性炭モノリスは、約９Å〜約２７Åの大きさ（すなわち直径）の範囲の細孔について≧０．５ｃｃ／ｇの細孔体積を有する。
【００２２】
他の実施形態では、モノリスは少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度を有する。実施形態では、部分密度は約０．４ｇ／ｃｃ〜０．８ｇ／ｃｃの範囲内にある。
【００２３】
特定の実施形態において、モノリスは、４０ｌｂ／ＧＧＥ以下（例えば、≦３０ｌｂ／ＧＧＥ）の作業重量分析容量または重量分析能力を有する。特定の実施形態では、作業重量分析容量は２８ｌｂ／ＧＧＥ以下である。
【００２４】
追加の実施形態では、モノリスは、３５Ｌ／ＧＧＥ以下の体積分析容量を有する。例えば、体積分析容量は、３０Ｌ／ＧＧＥ未満または２５Ｌ／ＧＧＥ未満であり得る。
【００２５】
本開示の別の態様は、多孔質ガス吸蔵モノリスを製造する方法を提示する。この方法は、本明細書に記載のガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること、混合物を成形構造物に圧縮または押し出すこと、および圧縮または押出しした混合物に熱を加えることを含む。実施形態では、混合物をタンクに入れ、続いて混合物を圧縮することをさらに含む。
【００２６】
本開示の別の態様は、多孔質ガス吸蔵モノリスを製造する方法を提供する。この方法は、本明細書に記載のガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること、混合物をタンクにおいて圧縮すること、ならびに圧縮した混合物および／またはタンクに熱を加えることを含む。
【００２７】
いくつかの実施形態では、モノリスは以下の、本開示の非水性結合剤がフルオロポリマー、ポリアミド、フィブリル化セルロース、ポリイミド、高性能プラスチック（例えばポリフェニレンスルフィド）、フルオロポリマーとのコポリマー（例えば、ポリ（ビニリデンジフルオリド）またはポリテトラフルオロエチレン）、ナイロン−６，６’、ナイロン−６’、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマーからなる群から選択されること、あるいは、ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、多孔質シリカ、共有結合有機骨格、または有機金属骨格からなる群から選択されること、の少なくとも１つを有する。
【００２８】
一実施形態では、モノリスは以下の、ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％（例えば少なくとも９３ｗｔ％）の量で存在すること、非水性結合剤が１０ｗｔ％以下（例えば７．５ｗｔ％以下、７ｗｔ％以下、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または約３ｗｔ％〜約７ｗｔ％）の量で存在すること、またはそれらの組み合わせであることの少なくとも１つを有する。
【００２９】
追加の実施形態では、モノリスは以下の、少なくとも約０．４ｇ／ｃｃ（例えば、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約０．８ｇ／ｃｃ、約０．４ｇ／ｃｃまたは約０．６５ｇ／ｃｃ、または約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．６ｇ／ｃｃの範囲内）の部分密度、４０ｌｂ／ＧＧＥ以下の作業重量分析容量（例えば３０ｌｂ／ＧＧＥ以下、または２８ｌｂ／ＧＧＥ以下）、３５Ｌ／ＧＧＥ未満（例えば、３０Ｌ／ＧＧＥ未満または２５Ｌ／ＧＧＥ未満）の体積分析容量、ガス吸着材料が少なくとも９３重量％の量で存在すること、非水性結合剤が約２．５重量％〜約７重量％の量で存在すること、約９Å〜約２７Åの範囲の大きさの細孔の細孔体積が≧０．５ｃｃ／ｇであること、またはそれらの組み合わせ、の少なくとも１つを有する。
【００３０】
特定の実施形態では、混合物を圧縮するステップは、少なくとも１，２５０ｐｓｉの圧力を加えることを含む。例えば、加えられる圧力は１，５００ｐｓｉを超えてもよい。
【００３１】
特定の実施形態では、成形構造物または押出し形状は、実質的に円柱、長円形の柱体、立方体、楕円形の柱体、直方体、または不規則な形状の少なくとも１つである。
【００３２】
本開示のさらなる態様は、ガス貯蔵システムを提供する。ガス貯蔵システムは、エンベロープまたは容器（すなわち、タンクまたは容れ物）、およびそれらに配置される本開示の多孔質ガス吸蔵モノリス（例えば、ガス吸着材料および本明細書に記載の非水性結合剤を含むモノリス）を含む。特定の実施形態において、エンベロープまたは容器は、内側の寸法および内側の体積を有する本体を画定する。特定の実施形態において、吸着剤は、エンベロープまたは容器の内側の体積の約８０〜約９９％を構成する。特定の実施形態では、容器はキャニスターである。
【００３３】
実施形態では、容器は少なくとも１，０００ｐｓｉに耐えるように構成される。
いくつかの実施形態では、モノリスは以下の、本開示の非水性結合剤がフルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック（例えばポリフェニレンスルフィド）、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、またはそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１つの結合剤であること、あるいは、ガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、共有結合有機骨格、または有機金属骨格からなる群から選択されることの少なくとも１つを有する。
【００３４】
他の実施形態では、モノリスは少なくとも９０ｗｔ％の量のガス吸着材料、および１０ｗｔ％以下の量の非水性結合剤を含む。
【００３５】
さらなる実施形態では、モノリスは以下の、少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度、４０Ｇｂ／ｇ以下の作業重量分析容量、３５Ｌ／ＧＧＥ以下の体積分析容量、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【００３６】
前述の一般的な実用分野は、例としてのみ与えられており、本開示および添付の特許請求の範囲を限定することを意図するものではない。本開示の組成物、方法、およびプロセスに関連するさらなる目的および利点は、本特許請求の範囲、明細書、および実施例に照らして当業者によって理解される。例えば、本開示の様々な態様および実施形態は、多数を組み合わせて利用してもよく、そのすべてが本明細書によって明示的に企図される。これらの追加の利点、目的および実施形態は、本開示の範囲内に明示的に含まれる。本開示の背景を明らかにするために、また特定の場合には、実施に関する付加的な詳細を提示するために、本明細書で利用している刊行物やその他の資料は、あらゆる目的で、その全体が参照により組み込まれる。
【００３７】
図面の簡単な説明
本明細書に組み込まれてその一部を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの実施形態を例示し、その説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つ。図面は、本開示の実施形態を例示する目的のためだけのものであり、本発明を限定するものとして解釈するべきではない。本発明のさらなる目的、特徴および利点は、本開示の例示的な実施形態を示す添付の図面と併せて解釈される以下の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】ガス貯蔵システムの空のシリンダ（すなわちタンクまたは容れ物）を示す。
【図１Ｂ】ガス吸着剤ペレットが中に含まれているガス貯蔵システムのシリンダ（すなわちタンクまたは容れ物）を示す。
【図１Ｃ】形状特有のガス吸着材料を有するガス貯蔵システムのシリンダ（すなわちタンクまたは容れ物）を示す。
【図２】本開示のモノリスを製造する方法のフロー図である。
【図３】本開示のガス貯蔵システムを示す。
【図４】吸着剤および本開示のそれぞれのモノリスについての、９〜２７Å（ｃｃ／ｇ）の細孔体積のグラフ表示であり、吸着剤の重量パーセントに対して正規化されている。
【図５】本開示のモノリスの細孔体積９〜２７Åと可逆的な天然ガス貯蔵容量（９００ｐｓｉｇに加圧したときのｗｔ％）との相関関係を表すグラフ表示である。
【図６】細孔体積９〜１２Åと可逆的な天然ガス貯蔵容量（９００ｐｓｉｇに加圧したときのｗｔ％）との相関関係を表すグラフ表示である。
【図７】モノリスの初期の成形（すなわち、ダイの内径）と、その後の任意の加熱および／または乾燥のプロセスステップ後との間で、代替の結合剤配合物を用いて調製された円筒状パックモノリスが遭遇する寸法の変化を比較している。
【図８】モノリスの初期の成形（すなわち、ダイの内径とシリンダの初期の圧縮または切断された長さ）と、その後の任意の加熱および／または乾燥のプロセスステップ後との間で、代替の結合剤配合物を用いて調製された円筒状パックモノリスが遭遇する体積の変化を比較している。
【図９】本開示による例示的なモノリスの例示的な細孔体積および回復可能または可逆的貯蔵容量を、モノリスの体積の基準で示す。
【図１０】非常にマイクロ細孔の比較例と比較した、本開示の相対的に少ないマイクロ細孔（＜９Åの大きさ）の例による、飽和およびパージのサイクルの繰り返しによる可逆的天然ガス容量の相対的に少ない劣化を示す。
【図１１】本開示の相対的に少ないマイクロ細孔の例による安定した可逆的容量と比較した、非常にマイクロ細孔の比較例による１０サイクルの飽和およびパージのサイクルを過ぎた可逆的天然ガス容量の継続的な劣化を示す。
【図１２】可逆的天然ガス容量のパーセント喪失と、天然ガスに対するモノリスの保持力との相関を示すグラフ表示である（本開示の比較例と実施例の両方に関する、体積分析なモノリスベースでの、可逆的容量よりも小さい飽和容量）。
【図１３】体積分析なモノリスベースで、本開示の比較例と実施例の両方について、細孔体積が９Åの大きさ未満である、試験の最初の加圧−減圧サイクルについての天然ガスに対するモノリスの保持率（可逆的容量よりも小さい、飽和容量）の相関を示すグラフ表示である。
【図１４】本開示の比較例および実施例の両方について、メソ細孔の体積２７〜４９０Åの大きさと９Åの大きさ未満の細孔体積とを、体積分析なモノリスベースで比較したグラフ表示である。
【図１５】本開示の比較例および実施例の両方について、細孔体積９〜１２Åの大きさと９Åの大きさ未満の細孔体積とを、体積分析なモノリスベースで比較したグラフ表示である。
【図１６】本開示の比較例および実施例の両方について、細孔体積９〜２７Åの大きさと９Åの大きさ未満の細孔体積とを、体積分析なモノリスベースで比較したグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
詳細な説明
以下は、本開示を実施する際に当業者を補助するために提供される詳細な説明である。当業者は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に修正および変形を加えることができる。本明細書で言及されたすべての刊行物、特許出願、特許、図面、および他の参考文献は、その全体が参照により明示的に組み込まれる。
【００４０】
ガス吸着モノリスおよびその製造方法、ならびにそれを使用するガス貯蔵システムが本明細書で記載されており、これらはすべて、天然ガスの貯蔵および放出用の吸着剤の必要な細孔の大きさの範囲が約９Åの大きさのマイクロ細孔〜約２７Åの大きさのメソ細孔の範囲の分布であるという驚くべき予想外の発見に関する。図５では、約９Å〜約２７Åの大きさの細孔体積と可逆的天然ガス貯蔵量（重量％として、９００ｐｓｉｇで）との間の強い相関関係が認められる。可逆的天然ガス貯蔵量（重量％として、９００ｐｓｉｇで）に対する９〜１２Åの細孔体積をグラフ化すると、図６に示すように、相関は明確ではない。したがって、天然ガスの貯蔵に関する以前の研究はメタン、その吸着、およびそのガスのための吸着容量を増やすことができる小さなマイクロ細孔に焦点を当てていたが、可逆的天然ガス貯蔵用の吸着剤のより良い設計はメソ細孔の範囲に及ぶさらに大きな細孔を考慮する必要があった。さらに、典型的な結合剤はこのマイクロ細孔の大きさの範囲を厳格に狭めるが、本開示の結合剤の使用は、前述の望ましい大きさの細孔または多孔性をメソ細孔範囲内へと厳格に狭めはしない。図４に示すように、以前利用されていた水性結合剤に対する本開示の非水性結合剤の利点は、９〜２７Åの吸着剤成分の最も望ましい多孔度が、得られる９〜２７Åのモノリス物品の多孔度にどれほど近いか（すなわち、ｙ＝ｘの等価線に近い）、およびそれほど変動しないことで明らかである。すなわち、先の結合剤と比較して、本明細書に記載の結合剤を用いて製造されたモノリスは、吸着剤成分の望ましい９〜２７Åの大きさの細孔体積における喪失が相対的に少なく、９〜２７Åの大きさの細孔体積における変動がより少ないことに起因して、変動の少ない可逆的容量能力のモノリスを産出する。さらに、以下に例示されるように、本開示の結合剤は、天然ガス燃料タンクの内側の寸法に近密かつ確実に適合するように形成される高密度モノリス（すなわち、その吸着剤含有量が体積分析基準で最大にされるモノリス）を形成するために使用され得る。この発見は、ベースの吸着剤の体積分析容量および燃料貯蔵タンクの容量を大幅に改善する。本開示はまた、ガス貯蔵システムの内側の容器／容れ物の体積を最大にするための、混合吸着剤の高密度で有形の全体的な形状および／または形態に関する。これらの有形の全体的な形状および／または形態は、部分の能力を最大にしながら結合剤希釈量を最小にするように形成される。
【００４１】
ある範囲の値が提示される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、当該の範囲の上限と下限との間における（範囲内の各炭素原子の数が提示される場合の、複数の炭素原子を含む基の場合のような）下限の単位の１０分の１まで、介在するそれぞれの値およびその記載された範囲内の任意の他の記載された値または介在する値は、本発明に包含されるということを理解されたい。また、これらのより小さな範囲の上限と下限は、独立してより小さな範囲に含まれていてもよく、また、記載された範囲内の任意の具体的に除外する制限に曝されながら、本発明に包含される。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、それらの含まれる限界の一方・両方を除外した範囲もまた本発明に含まれる。
【００４２】
本開示を説明するために、以下の用語が使用されている。他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的および科学的用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。説明に使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【００４３】
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」および「ａｎ」は、文脈上明らかに別段に示していない限り、その冠詞の文法上の対象の１つまたは２つ以上（つまり、少なくとも１つ）を示す。例として、「ａｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ（１つの要素）」は１つの要素または２つ以上の要素を意味する。
【００４４】
本明細書および特許請求の範囲において使用される「および／または」という語句は、そのように結合された要素の「一方または両方」、すなわち一部の場合には結合的に存在し、他の場合には分離的に存在する要素を意味すると理解されたい。「および／または」と列挙された複数の要素は、同じように、すなわちそのように結合された要素の「１つ以上の」と解釈されるべきである。具体的に特定された要素と関連するか否かにかかわらず、「および／または」という句によって具体的に特定される要素以外の他の要素が任意に存在してもよい。したがって、非限定的な例として、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などのオープンエンドの用語と併せて使用される場合、「Ａおよび／またはＢ」という言及は、一実施形態では、Ａのみ（場合によってはＢ以外の要素を含む）、別の実施形態では、Ｂのみ（場合によってはＡ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態では、ＡとＢの両方（場合によっては他の要素を含む）などを示し得る。
【００４５】
本明細書および特許請求の範囲で使用される「または」は、上で定義した「および／または」と同じ意味を有すると理解すべきである。例えば、列挙された中の項目を分離する場合、「または」または「および／または」は包括的であると解釈されるべきであり、すなわち、要素の数または列挙の少なくとも１つ、またはさらに２つを含むが、必要に応じて追加の列挙していない項目を含む。「１つのみ」または「厳密に１つ」、または請求項で使用されているときの「からなる」などの反対に明確に示された用語のみが、複数または列挙された要素の厳密に１つの要素の包含を示す。一般に、本明細書で使用される「または」という用語は、「どちらか」、「１つ」、「１つのみ」または「厳密に１つ」などの排他的な用語が先行する場合にのみ、排他的な選択肢（すなわち「一方または他方、しかし両方ではない」）を示すものとして解釈される。
【００４６】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「担持する（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「収容する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「保持する（ｈｏｌｄｉｎｇ）」、「構成する（ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ）」といったあらゆる移行句は、オープンエンドである、すなわち非限定的に含むことを意味すると理解すべきである。「からなる」および「から本質的になる」という移行句のみが、それぞれ、米国特許庁の米国特許審査基準のセクション２１１１．０３に記載されているように、クローズドまたはセマイクローズドの移行句であるものとする。
【００４７】
本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、１つ以上の要素の列挙に関する「少なくとも１つ」という句は、要素の列挙の中の任意の１つ以上の要素から選択される少なくとも１つの要素を意味すると理解されたい。ただし、必ずしも要素の列挙の中で具体的に列挙されたあらゆる要素のうちの少なくとも１つの要素を含むとは限らず、要素の列挙の要素の任意の組み合わせを排除するわけではない。この定義はまた、具体的に特定される要素に関連するか否かにかかわらず、「少なくとも１つの」という語句が指し示す要素の列挙の中で具体的に特定される要素以外に、要素が任意に存在することを許容する。したがって、非限定的な例として、「ＡおよびＢの少なくとも１つ」（または同等に「ＡまたはＢの少なくとも１つ」または同等に「Ａおよび／またはＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、Ｂが存在しないで（および場合によってはＢ以外の要素を含む）少なくとも１つの、場合により２つ以上を含むＡを、別の実施形態では、Ａが存在しないで（および場合によりＡ以外の要素を含む）少なくとも１つの、場合により２つ以上を含むＢを、さらに別の実施形態では、少なくとも１つ、場合により２つ以上を含むＡおよび少なくとも１つ、場合により２つ以上を含むＢ（場合により他の要素を含む）などを示し得る。
【００４８】
また、本明細書に記載の特定の方法では、複数のステップまたは行為を含むものであり、方法のステップまたは行為の順序は、文脈が別段に示していない限り、必ずしも方法のステップまたは行為が列挙されている順序に限定されないということも理解されたい。
【００４９】
一態様によれば、本開示はガスを貯蔵する方法を提供する。本方法は、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量および／または３５Ｌ／ＧＧＥ以下の体積分析容量を有する少なくとも１つの多孔質ガス吸蔵モノリスとガスを接触させることを含む。多孔質ガス吸蔵モノリスは、少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度を有することができる。特定の実施形態では、作業重量分析容量は≦３０ｌｂ／ＧＧＥ（例えば≦２８ｌｂ／ＧＧＥ）であり、および／または体積分析容量は≦３２Ｌ／ＧＧＥ（例えば≦３０Ｌ／ＧＧＥ）である。
【００５０】
本明細書および特許請求の範囲で使用されるとき、「モノリス」という用語は、本明細書で説明される形成された吸着剤構造およびその機能的断片を含むと理解されたい。
【００５１】
いくつかの実施形態では、多孔質ガス吸蔵モノリスは、ガス吸着材料（例えば、活性炭、ゼオライト、シリカ、共有結合有機骨格、または有機金属骨格のうちの少なくとも１つ）、および本明細書に記載の非水性結合剤（例えば、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、高性能プラスチック、フィブリル化セルロース、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つ）を含む。本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、本明細書に記載の非水性結合剤は融合剤／結合剤である。フルオロポリマーは、ポリ（二フッ化ビニリデン）、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、およびフッ素化エチレンプロピレンからなる群から選択することができる。本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、本開示の非水性結合剤は、ポリテトラフルオロエチレンまたはその誘導体である。ポリアミドは、ナイロン（例えば、ナイロン−６，６’およびナイロン−６）からなる群から選択されてもよい。本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、本開示の非水性結合剤は、モノリス／混合物の成分の少なくとも一部を融合させる。ポリイミドは、二無水物ポリマー前駆体からなる群から選択することができる。高性能プラスチックは、ポリフェニレンスルフィド、ポリケトン、ポリスルホン、および液晶ポリマーからなる群から選択することができる。ある実施形態において、非水性結合剤は１５ｗｔ％以下の量で存在し、かつ／またはガス吸着材料は少なくとも８５ｗｔ％の量で存在する。活性炭は、木材（wood）、ピートモス（peat moss）、ココナッツの殻（coconut shell）、石炭（coal）、クルミの殻（walnut shell）、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーに由来してもよく、および／または約１８００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を有してもよい。実施形態では、活性炭は熱的に活性化されているか、化学的に活性化されているか、それらの組み合わせである。
【００５２】
一態様では、本開示は、本開示に記載されるような、ガス吸着材料と非水性結合剤とを含む高吸着モノリス物品を提供する。実施形態では、モノリスは少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度、４０ｌｂ／ＧＧＥ以下の作業重量分析容量、３５Ｌ／ＧＧＥ未満の体積分析容量、少なくとも９０ｗｔ％（例えば、少なくとも９２ｗｔ％または少なくとも９３ｗｔ％）の量で存在するガス吸着材料、１０ｗｔ％未満（例えば、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％、または７ｗｔ％以下）の量で存在する非水性結合剤、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【００５３】
別の態様では、本開示は、ガス吸着材料を含む高吸着モノリス物品を提供し、モノリスは、４０ｌｂ／ＧＧＥ以下の作業重量分析容量および／または３５Ｌ／ＧＧＥ未満の体積分析容量を有する。さらに、モノリスは少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度を有することができる。別の実施形態では、モノリスは、本明細書に記載されるように、非水性結合剤をさらに含む。例えば、本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、本開示の非水性結合剤は、ポリテトラフルオロエチレンであるか、またはそれから誘導される。
【００５４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、吸着モノリスは、約９Åの大きさまたは直径より小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさまたは直径の細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさまたは直径の細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含むことができる。例えば、モノリスまたは物品の約９〜２７Åの大きさの細孔は、＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２１０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２２０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２３０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２４０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２５０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２６０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約２７０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、または＞２７５ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積を有し得る。モノリスまたは物品の約９Å未満の細孔は、＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＜約９８ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＜約９５ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＜約９０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、または＜約８５ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積を有し得る。モノリスまたは物品の約２７〜４９０Åの細孔は、＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約５５ｃｃ／Ｌ−Ｍ、＞約６０ｃｃ／Ｌ−Ｍ、または＞約６５ｃｃ／Ｌ−Ｍの細孔体積を有し得る。
【００５５】
実施形態において、本開示の非水性結合剤は、フルオロポリマー（例えば、ポリ（ビニリデンジフルオリド）、ポリテトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルコキシアルカン、またはフッ素化エチレンプロピレン）、ポリアミド（例えば、ナイロン−６，６’またはナイロン−６）、ポリイミド、高性能プラスチック（例えばポリフェニレンスルフィド）、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマーまたはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。特定の実施形態では、本開示の組成物の非水性結合剤は、１０ｗｔ％以下の量で存在する。例えば、本開示の組成物の非水性結合剤は、約２．５〜約１０ｗｔ％、約５．０〜約１０ｗｔ％、約７．５ｗｔ％〜約１０ｗｔ％、約９〜約１０ｗｔ％、約２．５〜約８ｗｔ％、約５．０〜約８ｗｔ％、約６．５ｗｔ％〜約８ｗｔ％、約２．５〜約７ｗｔ％、約５．０〜約７ｗｔ％、約２．５〜約５．０ｗｔ％、または２．５ｗｔ％以下の量で存在し得る。特定の実施形態では、非水性結合剤は、約１ｗｔ％、約１．５ｗｔ％、約２ｗｔ％、約２．５ｗｔ％、約３ｗｔ％、約３ｗｔ％、約４ｗｔ％、約４．５ｗｔ％、約５ｗｔ％、約５．５ｗｔ％、約６ｗｔ％、約６．５ｗｔ％、約７ｗｔ％、約７．５ｗｔ％、約８ｗｔ％、約８．５ｗｔ％、約９ｗｔ％、約９．５ｗｔ％、または約１０ｗｔ％の量で存在する。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ガス吸着材料は、当技術分野で一般に知られているか、知られるようになる任意の適切なガス吸着材料を含むことができる。当業者は、特定の種類のガス吸着材料がガス吸着モノリスに特に有用であることを認識する。それらは本明細書で明白に企図されている。例えば、特定の実施形態において、ガス吸着材料は、活性炭、ゼオライト、シリカ、共有有機骨格、有機金属骨格、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、ガス吸着材料は少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する。例えば、ガス吸着材料は、少なくとも９０ｗｔ％、少なくとも約９２．５ｗｔ％、少なくとも約９５ｗｔ％、少なくとも約９７ｗｔ％、約９０．０〜約９９ｗｔ％、約９２．５ｗｔ％〜約９９ｗｔ％、約９５．０〜約９９ｗｔ％、約９０．０〜約９７．５ｗｔ％、約９２．５ｗｔ％〜約９７．５ｗｔ％、約９５．０〜約９７．５ｗｔ％、約９０．０〜約９５．０ｗｔ％、約９２．５ｗｔ％〜約９５．０ｗｔ％、または約９０．０〜約９２．５ｗｔ％の量で存在することができる。特定の実施形態では、ガス吸着材料は、約９０ｗｔ％、約９０．５ｗｔ％、約９１ｗｔ％、約９１．５ｗｔ％、約９２ｗｔ％、約９２．５ｗｔ％、約９３ｗｔ％、約９３．５ｗｔ％、約９４ｗｔ％、約９４．５ｗｔ％、約９５ｗｔ％、約９５．５ｗｔ％、約９６ｗｔ％、約９６．５ｗｔ％、約９７ｗｔ％、約９７．５ｗｔ％、約９８ｗｔ％、約９８．５ｗｔ％、約９９ｗｔ％、または約９９．５ｗｔ％の量で存在する。
【００５７】
本明細書に記載の態様または実施形態のいずれかにおいて、ガス吸着材料は、微粉末の形態、例えば、活性炭である。本明細書に記載の態様または実施形態のいずれかでは、ガス吸着材料は顆粒形態であり、例えば、活性炭である。活性炭は、比較的高いマイクロ細孔性を有する炭素粒子に加工された非グラファイト微結晶形態の炭素である。活性炭は、その間に非晶質炭素の領域を有する六員の炭素環からなる。活性炭は、残留酸素、窒素、水素、リン、および／またはそれらの化合物を含み得る。国際純正応用化学連合は、細孔の幅に応じて細孔を分類している。マイクロ細孔は、直径または大きさが約２ナノメートル（２０Å）未満の細孔を含む。メソ細孔は、直径または大きさが約２〜約５０ナノメートルの細孔を含む。マクロ細孔は、直径または大きさが５０ナノメートルを超える細孔である。
【００５８】
さらなる実施形態では、ガス吸着材料は、木の実、ココナッツの殻、泥炭、木、コイア、褐炭、石炭、石油ピッチ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される活性炭である。
【００５９】
実施形態では、活性炭は、約０．８ｎｍ（ナノメートル）〜約３．５ｎｍの範囲である平均の細孔の大きさを有することができる。特定の実施形態では、活性炭は、約０．６〜約２．６ｎｍの範囲である平均の細孔の大きさを有することができる。活性炭は、６．０ｎｍを超える最小多孔度を有することができる。いくつかの実施形態において、活性炭は、約１．０μｍ（マイクロン）〜約２．８３ｍｍ（ミリメートル）の範囲の粒径を有する。特定の実施形態では、活性炭は、約５μｍ〜約１２０μｍ、または約１５μｍ〜約１２０μｍの範囲の粒径を有する。
【００６０】
特定の実施形態では、活性炭モノリスは、約９Å〜約２７Åの範囲の大きさの細孔に対して、≧０．５ｃｃ／ｇ（例えば、＞０．５５ｃｃ／ｇ、または０．６０ｃｃ／ｇ、または＞０．６０ｃｃ／ｇ）の細孔体積を有する。細孔体積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４２０（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、ＧＡ）を用いて窒素吸着ポロシメトリーによって判定した。簡単に説明すると、実施例／試料を１０５〜１１０℃に設定したオーブンで一晩乾燥させる。試料を取り出し、温度が実験室と平衡になるまで閉鎖系に入れる。試料を機器試料管に挿入し、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４２０機器に配置する。試験開始前に試料をその場で脱気する。試料の脱気は２００℃および２μｍＨｇの真空で行われる。ここで報告されたデータは、結合剤の焼損を防ぐために２００℃より低い温度で脱気された試料について、収集することができる。細孔体積の判定は、ＳＡＩＥＵＳプログラムを用いてＰ／Ｐｏ等温曲線から計算される。非理想係数は０．００００６２０であった。密度変換係数は０．００１５４６８であった。剛体球の直径は３．８６０Åであった。分子の断面積は０．１６２ｎｍ２であった。等温線の目標相対的な圧力（ｍｍＨｇ）は以下の０．００２、０．００５、０．０１、０．０１２５、０．０２５０、０．０５０、０．０７５、０．１、０．１１２５、０．１２５、０．１５０、０．１７５、０．２０、０．２５、０．３０、０．４０、０．４５、０．５０、０．５５、０．６０、０．６５、０．７０、０．７５、０．８０、０．８５、０．９０、および０．９５であった。低圧では、装置は「低圧漸増用量モード」に設定され、これは器具に、２０．００００ｃｍ３／ｇのＳＴＰの量の漸増用量に基づいてデータを記録するように指示する。実際の点は、それぞれ５ｍｍＨｇまたは５％のより厳しい方の絶対な圧力または相対的な圧力の公差内で記録された。連続した圧力読み取り間の時間は平衡化する間のものであり、２０秒であった。読み取りの間のΔＰが＜０．００１％であるとき、データを取得し、Ｐを次の設定点に設定した。データを記録する間の最小の時間の遅延は６００秒であった。窒素吸着等温線データをＳＡＩＥＵＳプログラムによって分析した。細孔の大きさの範囲の「最大」フィールドが５００に変更される。Ｌの曲線の図表では、Ｌａｍｂｄａの値は、バーをスクロールして曲線の接点を見つけることによって設定される。細孔の大きさの分布を判定するためにマイクロメリティクス機器によって得られた等温線データを処理するための数学モデルは、非局所密度汎関数理論（ＮＬＤＦＴ）として記載されている。このモデルは、低圧力範囲に関連する誤差（小さな細孔に相当）を最小限に抑えると思われる。Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，  ２００９，  １１３，  １９３８２−１９３８５  ｂｙ  Ｊ．Ｊａｇｉｅｌｌｏ  ａｎｄ  Ｊ．Ｐ．Ｏｌｉｖｉｅｒに記載されている。
【００６１】
本開示を実施する際の使用に適した活性炭の１つのタイプは、米国、サウスカロライナ州ノースチャールストンのＩｎｇｅｖｉｔｙ（登録商標）から、Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００、Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＷＶ−Ａ  １５００、および／またはＮｕｃｈａｒ（登録商標）ＢＡＸ  １５００の名称で市販されている。特定の実施形態において、適切な活性炭は、ココナッツの活性炭および石炭系活性炭を含む。
【００６２】
実施形態では、モノリスは少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度を有する。例えば、モノリスの部分密度は、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約１．２５ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約１．００ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約０．８０ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約０．６５ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ〜約０．５５ｇ／ｃｃ、約０．４０ｇ／ｃｃ、〜約０．５５ｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ〜約１．２５ｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ〜約１．００ｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃ、約０．６０ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約０．６０ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、約０．６０ｇ／ｃｃ〜約１．２５ｇ／ｃｃ、約０．６０ｇ／ｃｃ〜約１．００ｇ／ｃｃ、約０．７０ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約０．７０ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、約０．７０ｇ／ｃｃ〜約１．２５ｇ／ｃｃ、約０．７０ｇ／ｃｃ〜約１．００ｇ／ｃｃ、約１．００ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約１．００ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、約１．００ｇ／ｃｃ〜約１．２５ｇ／ｃｃ、約１．２５ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃ、約１．２５ｇ／ｃｃ〜約１．５０ｇ／ｃｃ、または約１．５０ｇ／ｃｃ〜約２．００ｇ／ｃｃであり得る。特定の実施形態では、部分密度は約０．４０ｇ／ｃｃ、約０．４ｇｇ／ｃｃ、約０．５０ｇ／ｃｃ、約０．５５ｇ／ｃｃ、約０．６０ｇ／ｃｃ、約０．６５ｇ／ｃｃ、約０．７０ｇ／ｃｃ、約０．７５ｇ／ｃｃ、約０．８０ｇ／ｃｃ、約０．８５ｇ／ｃｃ、約０．９０ｇ／ｃｃ、約０．９５ｇ／ｃｃ、約１．００ｇ／ｃｃ、約１．０５ｇ／ｃｃ、約１．１０ｇ／ｃｃ、約１０．１５ｇ／ｃｃ、約１．２０ｇ／ｃｃ、約１．２５ｇ／ｃｃ、約１．３０ｇ／ｃｃ、約１．３５ｇ／ｃｃ、約１．４０ｇ／ｃｃ、約１．４０ｇ／ｃｃ、約１．５０ｇ／ｃｃ、約１．５５ｇ／ｃｃ、約１．６０ｇ／ｃｃ、約１．６５ｇ／ｃｃ、約１．７０ｇ／ｃｃ、約１．７５ｇ／ｃｃ、約１．８０ｇ／ｃｃ、約１．８５ｇ／ｃｃ、約１．９０ｇ／ｃｃ、約１．９５ｇ／ｃｃ、または約２．００ｇ／ｃｃである。
【００６３】
部分密度は、当業者に知られている任意の方法によって判定することができる。例えば、部分密度は、混合物から円筒形部分を作り、その部分をオーブンで１１０℃で１２時間以上加熱し、その質量を測定することによって判定することができる。直径と長さはキャリパーで判定する。記録された質量を、算出した体積で割る。ある場合には、モノリスはその場で形成される。例えば、成形されたモノリス物品は、容器の内側の寸法に、寸法として一致する。次いで、部分密度は、容器の内側の体積と、容器が前述のように水分を除去するステップ、すなわちオーブンで≧１２時間にわたり１１０℃で材料を含む容器を加熱するステップを経た後に充填された混合物の重量とによって測定される。
【００６４】
特定の実施形態において、このモノリスは、４０ｌｂ／ＧＧＥ以下の作業重量分析容量を有する。例えば、モノリスは、約５〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約１５〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約２０〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約２５〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約３０〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約３５〜約４０ｌｂ／ＧＧＥ、約３５ｌｂ／ＧＧＥ未満、約５〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約１５〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約２０〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約２５〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約３０〜約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約３０ｌｂ／ＧＧＥ未満、約５〜約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約１５〜約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約２０〜約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約２５〜約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約２５ｌｂ／ＧＧＥ未満、約５〜約２５ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約２５ｌｂ／ＧＧＥ、約１５〜約２５ｌｂ／ＧＧＥ、約２０〜約２５ｌｂ／ＧＧＥ、約２０ｌｂ／ＧＧＥ未満、約５〜約２０ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約２０ｌｂ／ＧＧＥ、約１５〜約２０ｌｂ／ＧＧＥ、約１５ｌｂ／ＧＧＥ未満、約５〜約１５ｌｂ／ＧＧＥ、約１０〜約１５ｌｂ／ＧＧＥ、または約５〜約１０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量を有する。特定の実施形態では、モノリスの作業重量分析容量は、約１ｌｂ／ＧＧＥ、約２ｌｂ／ＧＧＥ、約３ｌｂ／ＧＧＥ、約４ｌｂ／ＧＧＥ、約５ｌｂ／ＧＧＥ、約６ｌｂ／ＧＧＥ、約７ｌｂ／ＧＧＥ、約８ｌｂ／ＧＧＥ、約９ｌｂ／ＧＧＥ、約１０ｌｂ／ＧＧＥ、約１１ｌｂ／ＧＧＥ、約１２ｌｂ／ＧＧＥ、約１３ｌｂ／ＧＧＥ、約１４ｌｂ／ＧＧＥ、約１５ｌｂ／ＧＧＥ、約１６ｌｂ／ＧＧＥ、約１７ｌｂ／ＧＧＥ、約１８ｌｂ／ＧＧＥ、約１９ｌｂ／ＧＧＥ、約２０ｌｂ／ＧＧＥ、約２１ｌｂ／ＧＧＥ、約２２ｌｂ／ＧＧＥ、約２３ｌｂ／ＧＧＥ、約２４ｌｂ／ＧＧＥ、約２５ｌｂ／ＧＧＥ、約２６ｌｂ／ＧＧＥ、約２７ｌｂ／ＧＧＥ、約２８ｌｂ／ＧＧＥ、約２９ｌｂ／ＧＧＥ、約３０ｌｂ／ＧＧＥ、約３１ｌｂ／ＧＧＥ、約３２ｌｂ／ＧＧＥ、約３３ｌｂ／ＧＧＥ、約３４ｌｂ／ＧＧＥ、約３５ｌｂ／ＧＧＥ、約３６ｌｂ／ＧＧＥ、約３７ｌｂ／ＧＧＥ、約３８ｌｂ／ＧＧＥ、約３９ｌｂ／ＧＧＥ、または約４０ｌｂ／ＧＧＥである。
【００６５】
重量分析容量および可逆貯蔵量（または「可逆的容量」）は、デジタル圧力読み取り、デジタル温度読み取り、および最大１０００ｐｓｉｇまで校正された圧力トランスデューサーを備えた４ポート試料ホルダシステムで判定される。円筒形の試料ホルダにぴったりと嵌合するように特に形成された既知の部分密度の試料を、予め秤量した試料ホルダに入れる。加圧および減圧中の試料の温度を監視および制御するために、内部熱電対が各試料ホルダの内側の中央に配置されている。試料を試験装置に接続し、続いて最低３時間真空（２４ｍｍＨｇ）下で３００°Ｆでガス放出する。次いで試料を室温に冷却し、真空化を停止する。試料ホルダを閉じた状態で外し、試料の重さを得るために再秤量する。次に試料をプローブガス（天然ガスまたはメタン）で所望の圧力に加圧する。これは内部温度が１０°Ｆ以上上昇するのを防ぐのに十分なほどゆっくり行われる。所望の圧力が得られたら、プローブガスのバルブを閉じる。内部温度が下がると、試料ホルダ内の圧力は低下する。プローブガスのバルブをわずかに開き、圧力を上げて所望の範囲に戻す。これが繰り返される。温度が一定であり、圧力が１０分間にわたって０．１％変化しないとき、試料ホルダを閉じて再計量してシステム内のガスの量を判定する。試料ホルダを再接続し、減圧ステップを開始する。試料の内部温度と相関する温度計を用いて、減圧する速度を判定する。試料の温度は１０°Ｆを超えて下がるべきではない。圧力が周囲の圧力により、また温度が所定の設定点の温度になったら、放出されたガスの量を判定するために試料ホルダを秤量する。放出されるガスの重量（グラム）は、重量の差によって決まる。試料ホルダに占める体積は、試料の重量と部分密度の積によって決まる。次いで、試料ホルダ内の空き領域が判定され（これは、理論的な試料の重量（試料ホルダの内側の体積に部分密度を乗じたもの）と実際の試料の重量との間の差に基づいて計算される）、その後、理想気体の状態方程式ＰＶ＝ｚｎＲＴを解くことから計算される空き領域を占める気体の量を測定する。ｎは気体のモル量で、式中ｚは圧縮係数（９００ｐｓｉでのメタンの場合０．８７）、Ｐは試験圧力（ａｔｍ）、Ｖ＝空き領域の体積（立法センチメートル）、Ｔは温度（Ｋ）、Ｒは気体定数（８２．０５７３６ｃｍ３  ａｔｍ  Ｋ−１  ｍｏｌ−１）である。空き領域内のガスの重量および０ｐｓｉｇで試料に残っているガスの重量を、９００ｐｓｉｇで貯蔵されたガスの総重量から引く。この値を試料の重量で割って、試料１グラム当たりの可逆的に貯蔵されたガスのグラム数を得る。可逆的に貯蔵されたガスのグラム数を前述の換算係数（１ＧＧＥ当たり２５６７ｇ−ＮＧ、５．６６ｌｂ−ＮＧ／ＧＧＥに等しい）を用いてＧＧＥに換算し、試料の質量をグラム数からポンドに換算して、ＧＧＥ当たりのｌｂ−モノリスまたは−試料、またはｌｂ／ＧＧＥとして重量分析容量を得る。試験した吸収容量の圧縮天然ガス混合物は、９４．５％のメタン、２．８％のエタン、０．３％のプロパン、０．１％のブタン、＜０．５％の他の炭化水素（合計）、０．９％の窒素、および０．９％のＣＯ２の分析証明書を有し、臭気化した形で、Ｇａｓ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ（Ｌ���  Ｐｏｒｔｅ  ＴＸ；  ｗｗｗ．ｇａｓｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ．ｃｏｍ）から入手した。
【００６６】
追加の実施形態では、モノリスは、３５Ｌ／ＧＧＥ未満の体積分析能力を有する。例えば、体積分析能力は、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約２１Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約２３Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約２５Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約２７Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約２９Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約３１Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約３３Ｌ／ＧＧＥ〜約３５Ｌ／ＧＧＥ、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約２１Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約２３Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約２５Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約２７Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約２９Ｌ／ＧＧＥ〜約３２Ｌ／ＧＧＥ、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約２１Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約２３Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約２５Ｌ／ＧＧＥ〜約２９Ｌ／ＧＧＥ、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約２６Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約２６Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ〜約２６Ｌ／ＧＧＥ、約２１Ｌ／ＧＧＥ〜約２６Ｌ／ＧＧＥ、約２３Ｌ／ＧＧＥ〜約２６Ｌ／ＧＧＥ、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約２３Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約２３Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ〜約２３Ｌ／ＧＧＥ、約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約２０Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ〜約２０Ｌ／ＧＧＥ、または約１５Ｌ／ＧＧＥ〜約１７Ｌ／ＧＧＥであってよい。特定の実施形態では、モノリスの体積分析能力は、約３５Ｌ／ＧＧＥ、約３４Ｌ／ＧＧＥ、約３３．５Ｌ／ＧＧＥ、約３３Ｌ／ＧＧＥ、約３２．５Ｌ／ＧＧＥ、約３２Ｌ／ＧＧＥ、約３１．５Ｌ／ＧＧＥ、約３１Ｌ／ＧＧＥ、約３０．５Ｌ／ＧＧＥ、約３０Ｌ／ＧＧＥ、約２９．５Ｌ／ＧＧＥ、約２９Ｌ／ＧＧＥ、約２８．５Ｌ／ＧＧＥ、約２８Ｌ／ＧＧＥ、約２７．５Ｌ／ＧＧＥ、約２７Ｌ／ＧＧＥ、約２６．５Ｌ／ＧＧＥ、約２６Ｌ／ＧＧＥ、約２５．５Ｌ／ＧＧＥ、約２５Ｌ／ＧＧＥ、約２４．５Ｌ／ＧＧＥ、約２４Ｌ／ＧＧＥ、約２３．５Ｌ／ＧＧＥ、約２３Ｌ／ＧＧＥ、約２２．５Ｌ／ＧＧＥ、約２２Ｌ／ＧＧＥ、約２１Ｌ／ＧＧＥ、約２０Ｌ／ＧＧＥ、約１９Ｌ／ＧＧＥ、約１８Ｌ／ＧＧＥ、約１７Ｌ／ＧＧＥ、約１６Ｌ／ＧＧＥ、または約１５Ｌ／ＧＧＥである。
【００６７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、本開示の吸着モノリスは、少なくとも９０ｗｔ％（例えば、少なくとも９３ｗｔ％）の量で存在するガス吸着材料（例えば、活性炭）および＜１０ｗｔ％（例えば、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％、約３ｗｔ％〜約７ｗｔ％、≦７．５ｗｔ％、または≦７ｗｔ％）の量で存在する本明細書に記載の非水性結合剤（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）を含み、ここで、モノリスは、≦４０ｌｂ／ＧＧＥ（例えば、≦３５ｌｂ／ＧＧＥ、≦３０ｌｂ／ＧＧＥ、または≦２８Ｌ／ＧＧＥ）の作業重量分析容量、≦３５Ｌ／ＧＧＥ（例えば、≦３２Ｌ／ＧＧＥまたは≦３０Ｌ／ＧＧＥ）の体積分析能力、少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度（例えば、約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃ、約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．６５ｇ／ｃｃ、または約０．４ｇ．ｃｃ〜約０．６ｇ／ｃｃ）、少なくとも０．５ｃｃ／ｇである約９Å〜約２７Åの範囲内の大きさを有する細孔の細孔体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【００６８】
本明細書に記載の活性炭モノリスは、高度に吸着性の、形状特異的に設計されたモノリス物品である。本明細書に記載の非水性結合剤は、通常の充填剤入り吸着剤と比較して、吸着剤の充填密度を著しく増加させる。結果として、本開示の多孔質ガス吸蔵モノリスは、著しく改善された作業重量分析容量および体積分析容量を提供する。さらに、形状特異的なモノリス物品の使用は、ガス吸着材料をモノリス形態で取り扱うことができるので、ガス貯蔵システムの製造を単純化する。いくつかの実施形態では、任意選択で乾燥させることができる混合材料は、ガス貯蔵システム内で予備成形することができる。例えば、混合材料をガス貯蔵システム内に配置し、そこで混合材料を圧縮することができる。さらに、圧縮混合した材料を加熱してもよい。
【００６９】
別の態様によれば、本開示は、図２に示しているように、多孔質ガス吸蔵モノリス６０を製造する方法を提供する。この方法は本明細書に記載のガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること６２、および混合物を成形構造物に圧縮または押し出すこと６４を含む。混合物は、当技術分野で知られているか、当技術分野で知られるようになる任意の適切な方法によって混合することができる。例えば、ミキサーは、混和機、プラウ、ブレンダー、ニーダー、エクストルーダー、およびピンミキサーからなる群から選択されてもよい。特定の実施形態において、混合すること６２は、少なくとも約１０分間（例えば、少なくとも約１５分間、少なくとも約２０分間、少なくとも約２５分間、約１０〜４５分間、約１０〜３５分間、約１０〜２５分間、１０〜１５分間、またはそれ未満）行われる。方法は、混合物を圧縮または押出しする前に混合物を乾燥させることをさらに含み得る。例えば、この方法は、混合物を少なくとも１１０℃の温度で乾燥することをさらに含み得る。混合物は圧縮中に加熱することができる。例えば、方法は、圧縮混合物を少なくとも約１１０℃（例えば、約１１０℃〜約４００℃）の温度で加熱すること６４をさらに含み得る。実施形態では、多孔質ガス吸蔵モノリスはガス貯蔵タンク／システム内で製造される。これについては、後でさらに詳しく論じる。
【００７０】
他の実施形態では、多孔質ガス吸蔵モノリスはガス貯蔵システム内に形成される。例えば、多孔質ガス吸蔵モノリスを製造する方法は、本明細書に記載されるような、ガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること、混合物をガス貯蔵タンクに入れること、ガス貯蔵タンク内で混合物を圧縮することを含むことができる。さらなる実施形態において、方法は、ガス貯蔵タンク内で圧縮された混合物を加熱することをさらに含む。本方法のこれらのステップの各々は、ガス貯蔵システム／タンクにおいて多孔質ガス吸蔵モノリスを製造することと関連していない方法について、本明細書に記載しているように実施され得ることに留意されたい。例えば、混合物は、当技術分野で知られているか、当技術分野で知られるようになる任意の適切な方法によって混合することができ、例えばミキサーは、ミュラー、プラウ、ブレンダー、ニーダー、エクストルーダー、およびピンミキサーからなる群から選択され得る。混合は１０〜１５分、またはそれ未満に起こり得る。方法は、混合物を圧縮する前に混合物を乾燥することをさらに含み得る。例えば、この方法は、混合物を少なくとも１１０℃の温度で乾燥することをさらに含み得る。次いで、乾燥させた混合物をガス貯蔵システム／タンクの内側に配置し、続いて外側のタンクと逆の形状に圧縮することができる。混合物は、圧縮中に少なくとも約１１０℃（すなわち、約１１０℃〜約４００℃）で加熱することができる。
【００７１】
本方法のガス吸着材料および非水性結合剤の量および特徴は、活性炭モノリスの実施形態に関連させて上に記載されている。
【００７２】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態において、他の薬剤（例えば、乳化剤、レオロジー助剤、増粘剤、界面活性剤および分散助剤）をモノリスの製造において企図されている。
【００７３】
分散助剤を使用して、結合剤−結合剤凝集、炭素−炭素凝集、および混和物の凝集を防ぐためにより良好な粒子の安定性を付与することができる。分散剤は、結合剤に静電安定化、立体安定化、および／または他の安定化を付与することができる。分散剤は、当技術分野において一般に知られているか、知られるようになる任意の適切な分散剤を含むことができる。例えば、適切な分散剤としては、ステアレート、ポリエチレングリコール、モノステアレート、ジステアレート、ポリカルボン酸、ポリエーテル、およびブロックコポリマーが挙げられる。
【００７４】
増粘剤は、混和により大きな流動性を付与するために使用することができる。本明細書に記載の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、増粘剤を活性炭に添加することをさらに含む。増粘剤は、当技術分野において一般に知られているか、知られるようになる任意の適切な増粘剤を含むことができる。例えば、適切な増粘剤としては、メチルセルロース、メチルセルロースエーテル、およびポリアクリル酸などの水溶性ポリマーが挙げられる。
【００７５】
レオロジー剤を使用して、プレウェット活性炭または混合物のレオロジー特性を調整することができる。特に、そのような調整は成形方法に応じて必要とされ得る。例えば、押出しはゲル様の稠度を必要とする。特定の実施形態では、方法は、混合物に増粘剤を添加することをさらに含む。増粘剤は、当技術分野において一般に知られているか、上記のように知られるようになる任意の適切な増粘剤を含むことができる。
【００７６】
特定の実施形態では、方法は、希釈剤を混合物に添加することをさらに含む。希釈剤は、当技術分野において一般に知られているか、知られるようになる任意の適切な希釈剤を含むことができる。例えば、希釈剤は、アニオン性、カチオン性および非イオン性界面活性剤のような界面活性剤であり得る。アニオン性界面活性剤の例としては、カルボキシレート、ホスフェート、スルホネート、スルフェート、スルホアセテート、およびこれらの塩の遊離酸などが挙げられるが、これらに限定されない。カチオン性界面活性剤としては、長鎖アミン、ジアミンおよびポリアミンの塩、四級アンモニウム塩、ポリオキシエチレン化長鎖アミン、長鎖アルキルピリジニウム塩、ラノリン四級塩などが挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、長鎖アルキルアミンオキシド、ポリオキシエチレン化アルキルフェノール、ポリオキシエチレン化直鎖および分岐鎖アルコール、アルコキシル化ラノリンワックス、ポリグリコールエステル、リグノ硫酸誘導体、オクトフェノール、ノニルフェノール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ドデシルヘキサオキシレングリコールモノエーテル、ナフタレンスルホネート、リン酸三ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウムなどが挙げられる。使用される界面活性剤の特定の量は変動し、当業者に認識され得る。例えば、実施形態では、希釈剤は押出可能な混合物を形成するのに十分な量で混合物中に存在する。
【００７７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、型またはガス貯蔵システム／タンクへの圧縮、または混合物を加熱６４してまたは加熱せずに押し出して成形構造物にすることは、型、ガス貯蔵システム／タンク、または押し出しによって所望の形状（すなわち成形構造物）へ形成される。すなわち、活性炭モノリスの所望の形状を形成するために、混合物を型に流し込むか、ガス貯蔵タンク／システムに入れることができる。特定の実施形態では、混合物と共に型またはガス貯蔵タンク／システムに加えられる圧力は、少なくとも１，２５０ｐｓｉ、少なくとも１，５００ｐｓｉ、少なくとも３，０００ｐｓｉ、少なくとも５，０００ｐｓｉ、少なくとも７，５００ｐｓｉ、少なくとも１０，０００ｐｓｉ、少なくとも１２，５００ｐｓｉ、少なくとも１５，０００ｐｓｉ、少なくとも３０，０００ｐｓｉ、または少なくとも１０，０００ｐｓｉである。例えば、型に加えられる圧力は、約１，２５０ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約１，２５０ｐｓｉ〜約７，５００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約３，０００〜約２５，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約３，０００ｐｓｉ〜約７，５００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約５，０００ｐｓｉ〜約７，５００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約６，０００ｐｓｉ〜約７，５００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約７，０００ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約８，０００ｐｓｉ〜約１０，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約１０，０００ｐｓｉ〜約１５，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約１５，０００ｐｓｉ〜約２０，０００ｐｓｉ、約２０，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約２０，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約２０，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約２０，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約２０，０００ｐｓｉ〜約２５，０００ｐｓｉ、約２５，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約２５，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約２５，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約２５，０００ｐｓｉ〜約３０，０００ｐｓｉ、約３０，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約３０，０００ｐｓｉ〜約５０，０００ｐｓｉ、約３０，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約３０，０００ｐｓｉ〜約３５，０００ｐｓｉ、約３５，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、約３５，０００ｐｓｉ〜約５０，０００ｐｓｉ、約３５，０００ｐｓｉ〜約４５，０００ｐｓｉ、約３５，０００ｐｓｉ〜約４０，０００ｐｓｉ、約４０，０００ｐｓｉ〜約６０，０００ｐｓｉ、または約４０，０００ｐｓｉ〜約４５，０００ｐｓｉの範囲であり得る。別の実施形態では、混合物を任意の既知の市販の押出機を用いて所望の形状に押し出す。活性炭モノリスは、所望の任意の形状、例えば円柱、長円形の柱体、立方体、楕円形の柱体、長方形の柱体、または五角形の柱体など、あるいは不規則な三次元的な形状にさえも成形できることを理解すべきである。
【００７８】
活性炭モノリスは、少なくとも１インチ、少なくとも２インチ、少なくとも３インチ、少なくとも４インチ、少なくとも５インチ、少なくとも６インチ、少なくとも７インチ、少なくとも８インチ、または少なくとも９インチの幅／直径（すなわち、円形、長円形、正方形、長方形、楕円形、五角形、不規則な形状など上述したような所望の形状の幅／直径）を有していてもよい。例えば、モノリスは、約１インチ〜約１０インチ、約１インチ〜約９インチ、約１インチ〜約８インチ、約１インチ〜約７インチ、約１インチ〜約６インチ、約１インチ〜約５インチ、約１インチ〜約４インチ、約２インチ〜約１０インチ、約２インチ〜約９インチ、約２インチ〜約８インチ、約２インチ〜約７インチ、約２インチ〜約６インチ、約２インチ〜約５インチ、約２インチ〜約４インチ、約３インチ〜約１０インチ、約３インチ〜約９インチ、約３インチ〜約８インチ、約３インチ〜約７インチ、約３インチ〜約６インチ、約３インチ〜約５インチ、約３インチ〜約４インチ、約４インチ〜約１０インチ、約４インチ〜約９インチ、約４インチ〜約８インチ、約４インチ〜約７インチ、約４インチ〜約６インチ、約４インチ〜約５インチ、約５インチ〜約１０インチ、約５インチ〜約９インチ、約５インチ〜約８インチ、約５インチ〜約７インチ、約７インチ〜約１０インチ、または約７インチ〜約９インチの幅を有していてもよい。活性炭モノリスの厚さは、約０．１インチ〜約３インチ、約０．１インチ〜約２．５インチ、約０．１インチ〜約２．０インチ、約０．１インチ〜約１．５インチ、約０．１インチ〜約１．０インチ、約０．１インチ〜約０．５インチ、約０．２５インチ〜約３インチ、約０．２５インチ〜約２．５インチ、約０．２５インチ〜約２．０インチ、約０．２５インチ〜約１．５インチ、約０．２５インチ〜約１．０インチ、約０．２５インチ〜約０．５インチ、約０．５インチ〜約３インチ、約０．５インチ〜約２．５インチ、約０．５インチ〜約２．０インチ、約０．５インチ〜約１．５インチ、約０．５インチ〜約１．０インチ、約０．７５インチ〜約３インチ、約０．７５インチ〜約２．５インチ、約０．７５インチ〜約２．０インチ、約０．７５インチ〜約１．５インチ、約０．７５インチ〜約１．０インチ、約１インチ〜約３インチ、約１インチ〜約２．５インチ、約１インチ〜約２．０インチ、約１インチ〜約１．５インチ、約１．５インチ〜約３インチ、約１．５インチ〜約２．５インチ、約１．５インチ〜約２．０インチ、約２インチ〜約３インチ、約２インチ〜約２．５インチ、または約２．５インチ〜約３インチの範囲であってよい。
【００７９】
本明細書に記載の態様または実施形態のいずれかでは、方法は、混合物を圧縮または押出しする前に混合物を加熱することをさらに含む。いくつかの実施形態では、圧縮または押出しの前の加熱は、約１００°Ｃ〜約３００°Ｃ、１００°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２６０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２４０°Ｃ、１００°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１００°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約１７０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約１６０°Ｃ、約１００°Ｃ〜約１４０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１７０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１６０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１７０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１６０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約１７０°Ｃ、１４０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１４０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１４０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１４０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１４０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約１７０°Ｃ、１５０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１５０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１５０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１５０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１５０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約１７０°Ｃ、１６０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１６０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１６０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１６０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１６０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約１９０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、１８０°Ｃ〜約３００°Ｃ、１８０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、１８０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、１８０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、１８０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２００°Ｃ、２００°Ｃ〜約３００°Ｃ、２００°Ｃ〜約２９０°Ｃ、２００°Ｃ〜約２８０°Ｃ、２００°Ｃ〜約２７０°Ｃ、２００°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約２００°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約２００°Ｃ〜約２３０°Ｃ、２３０°Ｃ〜約２９０°Ｃ、２３０°Ｃ〜約２８０°Ｃ、２３０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、２３０°Ｃ〜約２６０°Ｃ、約２３０°Ｃ〜約２５０°Ｃの範囲の温度で行われる。他の実施形態では、混合物を圧縮または押出しする前の乾燥は、約１００°Ｃ、約１０５°Ｃ、約１１０°Ｃ、約１１５°Ｃ、約１２０°Ｃ、約１２５°Ｃ、約１３０°Ｃ、約１３５°Ｃ、約１４０°Ｃ、約１４５°Ｃ、約１５０°Ｃ、約１５５°Ｃ、約１６０°Ｃ、約１６５°Ｃ、約１７０°Ｃ、約１７５°Ｃ、約１８０°Ｃ、約１８５°Ｃ、約１９０°Ｃ、約１９５°Ｃ、約２００°Ｃ、約２０５°Ｃ、約２１０°Ｃ、約２１５°Ｃ、約２２０°Ｃ、約２２５°Ｃ、約２３０°Ｃ、約２３５°Ｃ、約２４０°Ｃ、約２４５°Ｃ、約２５０°Ｃ、約２５５°Ｃ、約２６０°Ｃ、約２６５°Ｃ、約２７０°Ｃ、約２７５°Ｃ、約２８０°Ｃ、約２８５°Ｃ、約２９０°Ｃ、約２９５°Ｃ、または約３００°Ｃの温度で生じる。
【００８０】
本明細書に記載の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、成形混合物を加熱すること６４をさらに含む。いくつかの実施形態では、混合物は、約１１０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１１０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１１０°Ｃ〜約１６０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１２０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１２０°Ｃ〜約１６０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、１３０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１３０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１４０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１５０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２２０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約２００°Ｃ、約１６０°Ｃ〜約１８０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約１８０°Ｃ〜約２１０°Ｃ、約２００°Ｃ〜約２７０°Ｃ、約２００°Ｃ〜約２５０°Ｃ、約２００°Ｃ〜約２３０°Ｃ、約２２０°Ｃ〜約２７０°Ｃ、または約２２０°Ｃ〜約２５０°Ｃの範囲で加熱している間に形成される。他の実施形態において、乾燥は、約１１０°Ｃ、約１２０°Ｃ、約１２５°Ｃ、約１３０°Ｃ、約１３５°Ｃ、約１４０°Ｃ、約１４５°Ｃ、約１５０°Ｃ、約１５５°Ｃ、約１６０°Ｃ、約１６５°Ｃ、約１７０°Ｃ、約１７５°Ｃ、約１８０°Ｃ、約１８５°Ｃ、約１９０°Ｃ、約１９５°Ｃ、約２００°Ｃ、約２０５°Ｃ、約２１０°Ｃ、約２１５°Ｃ、約２２０°Ｃ、約２２５°Ｃ、約２３０°Ｃ、約２４０°Ｃ、約２５０°Ｃ、約２６０°Ｃ、または約２７０°Ｃの温度で行う。
【００８１】
本開示の別の態様によれば、図３に示すように、ガス貯蔵システム１０が本明細書に開示されている。このシステムは、エンベロープまたは容器２０（すなわち、容器またはタンク）、および本開示のマイクロ細孔またはナノ細孔の炭素質モノリス物品（すなわち、多孔質ガス吸蔵モノリスまたは活性炭モノリス）３０を含む。例えば、本明細書に記載のガス吸着材料および非水性結合剤を含む。特定の実施形態では、容器は少なくとも１，０００ｐｓｉの圧力に耐えるように構成される。
【００８２】
特定の実施形態において、エンベロープまたは容器は、内側の寸法および内側の体積を有する本体を画定する。特定の実施形態において、形成された吸着剤は、エンベロープまたは容器の内側の体積の約８０〜約９９．９％を構成する。例えば、形成された吸着剤は、エンベロープまたは容器の内側の体積の約７０〜約９９％、約７０〜約９５％、約７０〜約９０％、約７０〜約８５％、約７０％〜約８０％、約７５％〜約９９．９％、約７５〜約９９％、約７５〜約９５％、約７５〜約９０％、約７５〜約８５％、約８０％〜約９９．９％、約８０〜約９９％、約８０〜約９５％、約８０〜約９０％、約８５％〜約９９．９％、約８５〜約９９％、約８５〜約９５％、約９０％〜約９９．９％、約９０〜約９９％、約９０〜約９５％、約９５％〜約９９．９％、約９５〜約９９％を含み得る。特定の実施形態では、容器はタンクである。
【００８３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、容器２０は、当技術分野で一般に知られているか、知られるようになる任意の適切な容器を含むことができる。特定の実施形態では、容器２０は、最高約１８００ｐｓｉまでの使用圧力に定格された再使用可能な圧力容器に適した任意の材料で作製することができる。実施形態では、圧力容器は、約２５０ｐｓｉ〜約１，８００ｐｓｉ、より具体的には約４５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉの範囲の使用圧力に定格されている。あるいは、圧力容器は、約２５０ｐｓｉ〜約１，８００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，７００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，６００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，４００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，３００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，２００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，１００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ、約２５０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，８００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，７００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，６００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，４００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，３００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，２００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，１００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ、約３５０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，８００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，７００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，６００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，４００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，３００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，２００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，１００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ、約４５０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，８００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，７００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，６００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，５００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，４００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，３００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，２００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，１００ｐｓｉ、約５５０ｐｓｉ〜約１，０００ｐｓｉ、または約５５０ｐｓｉ〜約９００ｐｓｉの範囲の使用圧力について定格することができる。適切な容器の材料の例には、高強度アルミニウム合金（例えば比較的高い産出強度を有する７０００シリーズのアルミニウム合金）、高強度低合金（ＨＳＬＡ）鋼（例えばアルミニウム７０７５−Ｔ６）、ならびにプラスチックまたは低強度アルミニウム合金（例：Ｃ−エポキシ、グラスファイバー−ポリマー、ケブラー、ザイロン、スチールワイヤー、ベルト、テープ、冶金コーティング、または任意の同様の強化材、アルミニウム６０６１−Ｔ６、長ストランドまたはチョップドカーボンファイバーラップなど、およびそれらの任意の組み合わせ）の強力なポリマーファイバー）などが含まれる。
【００８４】
特定の実施形態によれば、所望の多孔質ガス吸蔵モノリス３０の形状は、直方体、円筒形、または楕円形の柱体の１つである。しかし、容器２０および多孔質ガス吸蔵モノリス３０の形状および大きさは特定の用途に応じて変わり得ることを理解すべきである。さらに、図示されていないが、複数の容器２０がマニホールドまたは他の適切な機構を介して流体（例えば、気体）連通するように、容器２０を他の容器と共に構成することができることを理解されたい。
【００８５】
多孔質ガス吸着モノリス３０は容器２０内に配置されている。上述のように、モノリス３０は、少なくとも放出可能に天然ガス化合物を保持することができる（すなわち、天然ガスまたはメタンなどの気体分子を可逆的に貯蔵または吸着および脱着する）。いくつかの例では、モノリス３０は、他の炭化水素（例えば、エタン、プロパン、ヘキサンなど）、水素ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素ガス、および／または硫化水素などの天然ガスに見られる他の成分を可逆的に貯蔵することもできる。さらに他の例では、モノリス３０は、いくつかの天然ガス成分に対して不活性であり、他の天然ガス成分を放出できるように保持することが可能であり得る。
【００８６】
本明細書に記載の態様または実施形態のいずれにおいても、システム１０は、システムを充電および／または放電することが可能な装置をさらに備える。特定の実施形態では、充電および／または放電装置はポート３０である。装置は、当技術分野において一般的に知られている、またはシステムを充電および／または放電することが可能になることが知られるようになる任意の適切な装置であり得ることを理解されたい。
【実施例】
【００８７】
実施例
非水性結合剤のモノリスと水性結合剤のモノリスとの比較３種類のモノリスについて、天然ガスの可逆的な体積分析容量と重量分析容量を調べた。データを表１および２に示す。水性結合剤のモノリスは、約３４〜約４８ｌｂ／ＧＧＥの範囲の重量分析容量および約２５〜約３１Ｌ／ＧＧＥの範囲の体積分析容量を有していた。本明細書中に記載されるような非水性結合剤のモノリスは、約２４〜約３０ｌｂ／ＧＧＥの範囲の改善された作業重量分析容量および約２３〜約２７Ｌ／ＧＧＥの範囲の体積分析容量を有した。
【００８８】
【表１】
2019527798.tif 000003
【００８９】
【表２】
2019527798.tif 000004
【００９０】
このように、本開示の非水性結合剤は水性結合剤で調製されたモノリスと比較して、優れた作業重量分析容量および体積分析容量を有するモノリスを提供できることを実証している。これは、図４に示すように、比較の結合剤と比べたときの、本開示の結合剤を使用することによる、最終的なモノリス内の吸着剤成分から得た９〜２７Åの細孔体積のより良好な保持に起因する。
【００９１】
実施例１：ＣＭＣと結合したアルカリ活性炭アルカリ活性炭は、マイクロ細孔範囲（細孔＜２ｎｍ）における著しい量の細孔体積、および本開示においてより重要なことに判定された、９〜２７Åの範囲の細孔体積の量のために、天然ガスの優れた吸着剤と考えられてきた。アルカリ活性化木質系炭素とＣＭＣを所望の重量比（炭素９０ｗｔ％対カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）１０ｗｔ％）で一緒に添加することによって、シンプソン混和機ミキサーでブレンドを作った。ミキサーで成分を５分間混合し、続いて１．７：１の水対固体の比で水を添加した。水を加えた後、ミキサーをさらに３５分間続けた。４０Ｋｐｓｉｇおよび室温約７０°Ｆで行われた、内径４インチの円筒の型、および０．７５インチの厚さを生じるのに十分な材料の中での圧縮成形により、このブレンドからモノリスを形成した。排出後、モノリスを４８時間低温（＜８０°Ｆ）で貯蔵して乾燥中の収縮を最小限に抑え、続いて１１０℃に設定されたオーブンの中に入れてモノリスの残留水を蒸発させた。１．２５インチの外径を有するホールソーを使用して、より大きい４インチのモノリスから諸部分を抜いた。材料の能力は、炭素成分に起因する、非常に高い吸着容量および良好な（すなわち、低い）Ｌ／ＧＧＥ体積分析容量を示した。重量分析容量は、同じ結合剤で製造された例示の活性炭（すなわち、実施例６のＳＡ−１５００と実施例５のココナッツの殻の活性炭）の重量分析容量の間に入る。これは、結合剤の種類、結合剤の濃度、および活性炭の密度に起因する可能性があり、それにより、可逆的貯蔵のＧＧＥ当たりのより大きなモノリス質量が必要となる。
【００９２】
実施例２：アルカリ活性炭のＰＴＦＥとの結合アルカリ活性化木質系炭素を、水で希釈した６０ｗｔ％ＰＴＦＥ水性分散液と混合して、５０ｗｔ％の全水分ブレンドとし、次いでこれを混合し、シンプソンパイロット混和機で剪断した。結合剤の量は、全固形分に対する５ｗｔ％ＰＴＦＥの濃度であった。混練したブレンドを１１０℃で一晩乾燥し、次に室温７０°Ｆ、内径０．７インチの型にて、２００ｐｓｉｇで圧縮成形した。この例では、比較した例の中で最高の体積分析容量（ＧＧＥ当たりの最低の体積）が示された。さらに、部分の一体性を維持するために複数のさらなる結合剤を必要とするＣＭＣまたはＵＨＭＷＰＥ結合剤とは異なり、５重量パーセントが部分を形成するのに十分であることが得られた。
【００９３】
実施例３：アルカリ活性炭のＫｙｂｌｏｃｋ（登録商標）ＦＧ−８１との結合アルカリ活性炭をＫｙｂｌｏｃｋ（登録商標）ＦＧ−８１と混合して、Ｏｓｔｅｒブレンダーでの３分間で、全固形分に対して１０ｗｔ％の結合剤混合物を得た。配合物の中でより少ない量であるこの結合剤は、部分の完全性を著しく損なった（データは示さず）。混合粉末を、２３０℃に設定した内径３インチの予熱用の型に添加した。混合物を５分間保持し、続いて７０００ｐｓｉｇに加圧し、１０分間一定の圧力を維持した。次いで、試料を減圧して型の温度が＜１５０℃になったときに、取り出した。表２に示すように、Ｋｙｂｌｏｃｋ（登録商標）とのアルカリ活性炭のモノリスの能力は、ＰＴＦＥ結合剤を使用した能力とまさに同等のものであり、相対的に低い体積分析容量で、水性メチルセルロース結合剤よりも優れていた。
【００９４】
実施例４：ココナッツの殻由来の活性炭とＵＨＭＷＰＥとの結合ココナッツの殻由来の活性炭は数多くの用途に使用されており、世界で最も商業的に広く使用されている活性炭である。実施例で使用したココナッツ炭素はＣａｌｇｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから商業的に入手した。実施例４は、ココナッツ炭素とＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＧＵＲ（登録商標））を１分間Ｏｓｔｅｒブレンダー内で混合することによって製造し、１５ｗｔ％の結合剤を含むブレンドを生じた。より低い結合剤濃度は構造的部分を形成するのに不十分であった（データは示さず）。部分は、予熱された内径１．５インチの型に２３２℃の温度測定値でブレンドを添加し、３０分間保持し、続いて１分間１５，０００ｐｓｉｇに加圧することによって製造した。その部分の能力値は、本開示の諸実施例と比較したときに顕著に劣っていた。これは、所望の範囲内で細孔体積がより少ない量であったこと、および活性炭に対する結合剤の作用が、望ましい細孔体積を著しく損なったことに起因する。
【００９５】
実施例５：ココナッツの殻由来の活性炭とＣＭＣとの結合実施例１にて概説した方法により、ココナッツの殻由来の活性炭をモノリス部分に作製した。実施例５のＣＭＣ結合モノリスは、実施例４（すなわち、ＵＨＭＷＰＥと結合したココナッツの殻活性炭）よりも優れた体積分析能力を有していた。しかし、２つのココナッツの殻のモノリス（すなわち、ＣＭＣまたはＵＨＭＷＰＥと結合している）は、類似の重量分析能力を有していた。ココナッツの炭素は比較的高密度の炭素であることが知られており、これは実施例４および５の非常に劣った重量分析能力（高いｌｂ／ＧＧＥ）に反映されている。
【００９６】
実施例６：Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００とＣＭＣとの結合Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００活性炭は、大きなマイクロ細孔の大きさでのかなりの量の細孔体積、および２０〜５０Åの大きさでのかなりの量のメソ細孔の体積、上述のように９〜１２Åであることを備える、天然ガスの吸着に使用された以前の吸着剤の焦点よりも著しく大きいことを特徴とする。実施例１に概説したように、モノリスを形成したが、ただし２ｗｔ％のポリエステル６デニール×１／４インチの長さの非結合性繊維（例えば、炭素８８ｗｔ％、ＣＭＣ１０ｗｔ％、繊維２ｗｔ％の配合である、Ｆｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．製の４ＤＧ（登録商標）繊維）だけでなく、Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００の炭素を用いた。ポリエステルの繊維は、プロセスに対して付加的なレベルの複雑さであった。乾燥および硬化のステップを介してモノリスから内部の水分を出すことを改善し、それによって、得られたモノリス物品の物理的完全性を改善することを意図していた。実施例６は可逆的天然ガス貯蔵容量に関してココナッツの炭素の実施例よりも著しく良好に機能したが、その能力はアルカリ活性炭実施例やＮｕｃｈａｒ（登録商標）と本明細書に記載の非水性結合剤を組み合わせた実施例より劣っていた。
【００９７】
実施例７：Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００活性炭とＵＨＭＷＰＥとの結合Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００およびＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＧＵＲ（登録商標））を実施例４に概説したように混合してモノリスを形成した。ＵＨＭＷＰＥは所望の範囲内で細孔体積を顕著に減少させたが、これは認められたより劣悪な重量分析能力と体積分析能力に直接関係している。
【００９８】
実施例８：Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００活性炭とＰＴＦＥとの結合Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００および６０ｗｔ％ポリテトラフルオロエチレン分散液を、１９：１のＮｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００対ポリテトラフルオロエチレン（すなわち、５ｗｔ％ＰＴＦＥ）の比で混合した。この材料を実施例２と同様に水を加えて混合し、次いでトレイオーブン（１１０℃に設定）で乾燥させて水を蒸発させた。乾燥させた材料を２１０℃に予熱した内径３インチの圧縮型に加え、５分間保持した後、７，０００ｐｓｉに加圧し、１０分間一定の圧力を維持した。熱の使用は、所望の領域における細孔体積の低い閉塞と相まって、炭素および結合剤の圧縮を高め、ＣＭＣおよびＵＨＭＷＰＥと比較して優れた体積分析能力をもたらす。さらに、結合剤がより少ない量であることで、モノリスにてより多くの吸着剤を使用することが可能になる。実施例８の天然ガス吸着能力試験は１ＬのＰａｒｒステンレス鋼反応器で行われたことに留意されたい。天然ガス／メタン吸着能力を測定するために先に概説した一連のステップは、圧力容器中のモノリスの直径によりよく適合するようにアルミニウム製スリーブを挿入したことを除いて同じままであった。Ｐａｒｒの利点は、試料の大きさがより大きく、モノリスの外側の範囲の外にある空のスペードの天然ガスに対するＰＶ＝ｚｎＲＴの補正の大きさが減ることに加えて、相対的に大きな内側の体積の方が、実際の燃料タンクの内側の体積に近くなっていることである。
【００９９】
モノリスの大きさの寸法と体積の一貫性
表３、図７、および図８では、代替結合剤配合物を用いて調製した円筒状モノリスの寸法および体積の一貫性を比較している。以下に説明するように、天然ガス貯蔵モノリスを製造するステップを経ても、寸法の変化または体積の変化がほとんどないこと、およびそれらの変化の変動がほとんどないことは、燃料タンクの貯蔵能力を最大にするために、高く評価される。
【０１００】
直径変化率ｄＤは、最初に成形したときのモノリスの直径に対する、その最初に成形した直径（具体的には、型または押出ダイの内径）と、型から押出しまたは取り出した後、およびその後乾燥または熱処理した後の完成したモノリスの測定した直径との差の百分率である。体積変化率ｄＶは、最初の成形から乾燥および熱処理後の完成した状態までのモノリスの体積の相対的な変化であり、測定されたｄＤ値の３次効果として導き出された。そのため、表３のｄＶ値は１００  ［（１＋ｄＤ／１００）３−１］と計算した。体積変化範囲ＶＣＲは、表３の各結合剤の種類に対するｄＶ値の最大値と最小値との間の差であった（例えば、ＣＭＣ結合剤の実施例のＶＣＲは、−１５．０％と−２０．６％との間の差として、５．６％である）。それはモノリスが特定の結合剤で形成されるための体積の変動性の尺度である。
【０１０１】
【表３】
2019527798.tif 000005
【０１０２】
本開示のモノリスの実施例９〜１１：Ｎｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００とＰＴＦＥとの結合ＰＴＦＥと結合させたＮｕｃｈａｒ（登録商標）ＳＡ−１５００の円筒状モノリスを、同じ結合剤、同じ５ｗｔ％の結合剤含有量、および同じ３．００インチの内径である成形用の型を使用して、実施例８と同じ方法で調製した。
【０１０３】
本開示のモノリスの実施例１２〜１４：ＫＹＢＬＯＣＫ（登録商標）結合モノリスＫＹＢＬＯＣＫ（登録商標）結合活性炭の円筒状モノリスを、同じ結合剤、同じ１０ｗｔ％の結合剤含有量、および同じ３．００インチの内径である成形用の型を使用して、実施例３と同じ方法で調製した。リン酸木質系の炭素「Ｐ」を、実施例１２を製造するのに使用した。実施例１３および１４にそれぞれ使用した別のリン酸活性化ＡおよびＫＯＨ活性化木質系炭素を実験室で調製した。ＰＩＣＡ  ＰＷ−２は商業用グレードの、おそらく熱で活性化されたココナッツベースの炭素である。
【０１０４】
比較例１５〜２３：木質系リン酸活性炭とＣＭＣとの結合剤として７ＨＦグレードのＡｑｕａｌｏｎ（登録商標）ＣＭＣと成形用の内径４．００インチの型を使用して、ＣＭＣ結合活性炭の円筒状モノリスを製造した。モノリスを製造するのに使用されたリン酸活性化木質系炭素Ａ〜Ｉは、異なる細孔体積および細孔の大きさの分布で、実験室で調製された。モノリスの配合は、８５．５ｗｔ％の活性炭、１２．５ｗｔ％のＣＭＣ、および２ｗｔ％のポリエステル６デニール×１／４インチの繊維（Ｆｉｂｅｒ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．から得た４ＤＧ（登録商標））であった。処理は、乾燥成分をパイロットのシンプソン混和機ミキサーに添加し、５分間混合し、続いて水を添加して液体と固体の合計濃度を１：１にし、次いでさらに３５分間混合することからなっていた。非結合性ポリエステル繊維成分は加工ステップを通してモノリスの一体性を改善した。
【０１０５】
図７および表３に示すように、ＰＴＦＥおよびＫＹＢＬＯＣＫ（登録商標）結合剤を用いた本開示の実施例は、その変化におけるはるかに小さい変動を伴い、ＣＭＣと結合させた比較例と比較して、その初期に形成した寸法の直径と比較して、はるかに小さい直径変化ｄＤを経た。図８に示すように、結果として生じる体積変化および体積変化範囲は、本開示の実施例に対してはるかに低かった。
【０１０６】
ＡＮＧ燃料タンク用に製造された吸着モノリスでは、体積変化範囲の値がより小さいものが特に望ましい。吸着剤の最大限の充填によりタンクの貯蔵容量が最大化し、製造中タンク間で吸着剤をより一貫して充填させるからである。すなわち、設定目標の寸法以下のモノリスを受け入れるように構成されたタンクでは、モノリスの寸法の変動が少ないと、モノリスをタンクの設計目標により近い寸法で一貫して形成することができ、そのためタンクは吸着剤をより多く、より安定した量で入れることができ、それによってより大きくより一貫性のある燃料貯蔵容量を実現するのである。さらに、モノリスの内側の寸法が燃料タンクの容器の内側の寸法に近いので、使用中にモノリス充填物が移動したり劣化したりする可能性が少なく、そうでなければ破断したモノリスから経時的に騒音やがたつきなどが生じることから、旅客車両にとって特に望ましい。したがって、本明細書に記載されているように、水性または可溶化結合剤と比較して、有用な吸着性気孔率の多少なりともより一定の維持を有することに加えて、また非常に単純化されたプロセスに対応することに加えて、機械的接着に基づく結合剤を有することによって、燃料タンク内でのより多くて信頼性の高い吸着剤の充填が、今では可能である。
【０１０７】
例示的な細孔体積および回復可能なＮＧ貯蔵量を有するモノリスのさらなる実施例表４および図９は、本開示のさらなる例示的なモノリスと、例示的な細孔体積と、モノリスの体積に基づく回復可能または可逆的な貯蔵容量とを共有する。
【０１０８】
モノリスの体積ベースでの可逆的なＮＧ容量ｇ／ＬＭは、可逆的なＮＧ容量（ｇ／１００ｇ−Ｍ）に１０を掛けて、「１００ｇ−Ｍ当たり」から「ｋｇ−Ｍ当たり」に変換することによって求め、続いてモノリス密度（ｋｇ／Ｌ）を掛けてｇ／Ｌを得た。
【０１０９】
【表４】
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【０１１０】
本開示のモノリスの実施例２４〜２８：木質系リン酸活性炭とＰＴＦＥとの結合実施例２４〜２８は実施例２と同様に調製した。実施例のモノリスを製造するのに使用されたリン酸活性化木質系炭素Ｋ〜Ｏは、異なる細孔体積および細孔の大きさの分布で調製された。これらの実施例のモノリスの形成とは対照的に、実施例８は圧縮ステップの一部として加熱を用いた。
【０１１１】
図９は、表４のこれらの代替結合吸着剤についての体積分析基準で、大きさ／直径が９〜２７Åの細孔における細孔体積が増大するにつれて、天然ガスの可逆的な貯蔵能力が増大することを示している。本開示の実施例２、３および８のモノリスは、おそらく加熱下での圧縮または使用される特別なＫＯＨの活性化法のおかげで、実施例２４〜２８の傾向を上回る能力の向上を有するように思われる。実施例２４〜２８について測定された９〜２７Åの大きさの細孔体積を超える、いくつかの実施例での増大した容量への推進とは無関係に、９〜２７Åの大きさの例外的なＮＧ細孔体積を備えるモノリス物品が、約２００ｃｃ／Ｌ−モノリス超、および約８０ｇ／Ｌ−モノリス超の（約３２Ｌ−Ｍ／ＧＧＥ未満）の可逆的な天然ガスの容量を備え、本明細書に記載の方法によって容易に調製されたことは明らかである。
【０１１２】
追加の非水性結合剤の実施例上記実施例で使用されたもの以外の代替ポリマーは、剪断を用いて成分をブレンドし、ブレンドを乾燥させ、乾燥させたブレンドを最終的に加熱圧縮してよく整形させた円筒状モノリスを生成する簡単な方法によって、炭素を成功裏に結合することがわかった。活性炭は市販グレードのＮｕｃｈａｒ（商標）ＳＡ−１５００であった。典型的な手順は、乳鉢と乳棒で総固形分を基準として約１０ｗｔ％のポリマーを追加した水とブレンドして、全混合物の含水量を５０ｗｔ％にし、１１０℃でブレンドを一晩乾燥させ、次いでポリマーの軟化点より１０℃高くまで加熱したピストンダイ型で、乾燥させたブレンドを圧縮した。
【０１１３】
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）Ｃｅｌａｎｅｓｅ  Ｆｏｒｔｒｏｎ（登録商標）０２０５Ｂ４グレードのポリフェニレンスルフィド粉末（水分８ｗｔ％）を試験し、円筒状モノリスに成功裏に成形した。その手順は、３２．８７ｇの活性炭を乳鉢に添加し、続いて１７．８ｇの水に希釈／分散された２．６７ｇのＦＥＰのピペットアリコートを添加することであった。混合物を乳棒で２分間混合し、次いで乾燥させた。１インチの内径のピストンダイ型を２５０℃に加熱した。３．０５ｇのアリコートの乾燥材料を型に加え、型を２５００ｐｓｉｇに加圧し、２５０℃で５分間保持した。型を約２．５℃／分で５０℃に冷却した。型込したモノリス部分をゆっくり減圧し、注意深く排出した。非常に良い部分が生成された。
【０１１４】
ポリイミドＭｉｃｈｅｌｍａｎ  ＨＰ１６３２グレードのポリイミド分散液（１４．９ｗｔ％の固形分）を試験し、円筒状モノリスに首尾よく成形した。その手順は、１６．３４ｇの活性炭を乳鉢に添加し、続いて１．４ｇの水で希釈した８．９５ｇのポリイミドのピペットアリコートを添加することであった。混合物を乳棒で９０秒間混合し、次いで乾燥させた。１インチの内径のピストンダイ型を２４０℃に加熱した。５．１６ｇの乾燥材料のアリコートを型に添加し、２分間の休止後に型を２５００ｐｓｉｇに加圧し、２５０℃で５．７５分間保持した。型を約２．５℃／分で５０℃に冷却した。型込したモノリス部分をゆっくり減圧し、注意深く排出した。良好な部分が生成された。
【０１１５】
ポリアミド（ナイロン６６）マイケルマン（Ｍｉｃｈｅｌｍａｎ）ＰＡ８４５Ｈグレードのポリアミド分散液（２９．３ｗｔ％固形分）を試験し、円筒状モノリスへ成功裏に成形した。その手順は、１６．３４ｇの活性炭を乳鉢に添加し、続いて５．８３ｇの水で希釈された４．５６ｇのポリアミドのピペットアリコートを添加することであった。混合物を乳棒で９０秒間混合し、次いで乾燥させた。１インチの内径のピストンダイ型を１９０℃に加熱した。４．６２ｇの乾燥材料のアリコートを型に添加し、２分間の休止後に型を２５００ｐｓｉｇに加圧し、２５０℃で５分間保持した。型を約２．５℃／分で５０℃に冷却した。型込したモノリス部分をゆっくり減圧し、注意深く排出した。非常に良い部分が生成された。代替のポリアミド、Ｍｉｃｈｅｌｍａｎ  ＰＡ８７４グレードの分散液（固形分１８．３ｗｔ％）は、同様に優れたモノリスを産出した。この実施例では、同量の活性炭を、３．０７ｇの水で希釈した７．２８ｇの分散液と混合した。圧縮した乾燥ブレンドの量は３．３９ｇであった。他のすべての条件は同じであった。
【０１１６】
ペルフルオロアルコキシアルカンＣｈｅｍｏｕｒｓ  ＰＦＡＤ  ３３５Ｄグレードのペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）分散液（６０．７５ｗｔ％の固形分）を試験し、円筒状モノリスへ成功裏に成形した。その手順は、３２．７ｇの活性炭を乳鉢に添加し、続いて１６．３ｇの水で希釈された４．３９ｇのＰＦＡのピペットアリコートを添加することであった。混合物を乳棒で１２０秒間混合し、次いで乾燥させた。１インチの内径のピストンダイ型を、１９０℃に加熱した。３．２３ｇの乾燥材料のアリコートを型に添加し、２分間の休止後に型を２５００ｐｓｉｇに加圧し、１９０℃で５分間保持した。型を、約２．５℃／分で５０℃に冷却した。型込したモノリス部分をゆっくり減圧し、注意深く排出した。良好な部分が生成された。
【０１１７】
フッ素化エチレンプロピレンＣｈｅｍｏｕｒｓ  ＦＥＰＤ  １２１グレードのフッ素化エチレンプロピレン分散液（水分８ｗｔ％）を試験し、円筒状モノリスへ成功裏に成形した。その手順は、３２．６９ｇの活性炭を乳鉢に添加し、続いて１６．９ｇの水中に希釈／分散された４．６２ｇのＦＥＰのピペットアリコートを添加することであった。混合物を乳棒で２分間混合し、次いで乾燥させた。１インチの内径のピストンダイ型を１９０℃に加熱した。３．４０ｇの乾燥材料のアリコートを型に加え、２分間の休止後に型を２５００ｐｓｉｇに加圧し、１９０℃に５分間保持した。型を、約２．５℃／分で５０℃に冷却した。型込したモノリス部分をゆっくり減圧し、注意深く排出した。良好な部分が生成された。
【０１１８】
本開示の軽量のモノリスの実施例
比較的狭い表面積（例えば、Ｎ２のＢＥＴ表面積で測定して＜１４００ｍ２／ｇ）を有する「硬質」の炭素は、結合したモノリスブロックの製造に使用されてきた。これらの炭素が、製造業の知られている最新技術を容易に受け入れ（例えば、国際公開第２０１７／０３１２６０号）、これらのブロックが典型的に使用される濾過の用途に、満足のいくものであるためである。これとは対照的に、１４００＋ｍ２／ｇの面積を有する軟質の炭素はモノリスの安価な製造をもたらさないが、それでもこれらの材料は天然ガスの貯蔵に優れていることが発見された。
【０１１９】
天然ガス貯蔵用のモノリスブロックは、モノリス配合物に軟質の炭素のみを使用して、本開示の非水性結合剤系で、本開示の方法によって、容易に製造できることが見出された。軟質の炭素を追加する利点は、燃料タンク用のモノリス充填物の重量を大幅に低減することである。図５は、本開示による成形した軟質の炭素の優れた重量を、ＡＮＧ燃料タンクの等価のＧＧＥ燃料容量に関して、およびＡＮＧタンクの体積に関して示す。車両の重量を３０ｌｂ削減することで燃費が１％向上するという予測を使用すると、表５の例では、低い密度（単位体積当たりの質量が少ない）のモノリスに形成される表面積が大きい「軟質」の炭素を使用することによって、貯蔵される燃料のエネルギーの値を超える１．８〜３．９％の車両の範囲での大幅な増加があることは、明らかである。そのため、粒子吸着剤粉末をモノリスに稠密に詰め込むことによる天然ガスの吸着容量には価値があるが、得られた低質量のモノリスでそのようにすることは、回復可能な燃料ガスを超える車両の範囲に対して、付加価値を与えた。
【０１２０】
【表５】
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【０１２１】
複数回の燃料補給サイクル後の可逆的な天然ガスの容量の耐久性ＡＮＧ吸着剤の天然ガス貯蔵能力についてよく見落とされる要因は、複数回の燃料補給サイクル後の初期サイクルの能力の耐久性、すなわち、繰り返しの加圧および減圧サイクルによる可逆的容量の喪失である。驚くべきことに、喪失は吸着剤物品またはモノリスの第１のサイクル保持能力、特に物品またはモノリスのリットル当たりの＜９Åの大きさのｃｃの細孔として定量化される、物品中の９Åの大きさの小さなマイクロ細孔の含有量と相関することが発見された。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、これらの＜９Åの大きさの細孔の含有量が少ない吸着剤を使用する。
【０１２２】
表６は、本開示による実施例および比較例に関する、ある範囲の細孔の大きさについての密度、細孔体積、天然ガス加圧−減圧試験の最初のサイクルについての体積分析保持率、および加圧−減圧試験の繰り返しサイクルについての可逆的な天然ガス容量についてのデータを含む。表６に、図１０、１１、および１２のデータを提示する。
【０１２３】
【表６】
2019527798.tif 000008
【０１２４】
実施例２９は、実施例６と同じ調製手順によって、８８ｗｔ％の活性炭、１０ｗｔ％のＣＭＣ結合剤、および２ｗｔ％の非結合繊維の配合物を用いて、熱により活性化したココナッツ系炭素を用いて調製した。
【０１２５】
実施例３０は、実施例６と同じ調製手順によって、９０ｗｔ％の活性炭、８ｗｔ％のＣＭＣ、および２ｗｔ％の非結合繊維の配合物を使用して、リン酸活性木質系炭素を用いて調製した。
【０１２６】
表７は、本開示の実施例のモノリスに関する、密度、ある範囲の細孔の大きさについての細孔体積、および天然ガス加圧−減圧試験の最初のサイクルについての体積分析保持率のさらなるデータを含む。表６と表７に、図１３〜図１６のデータを提示する。
【０１２７】
【表７】
2019527798.tif 000009
【０１２８】
図１０にｇ／Ｌ−可逆的モノリス容量基準で、図１１に最初のサイクルの可逆的容量と比較した喪失累積パーセントで示すように、２０サイクルまで試験した２つの実施例について、所与のサイクル数の可逆的天然ガス貯蔵容量のレベルに関して、また特に容量の耐久性に関して、実施例２４のモノリスは比較例２９より優れている。すなわち、最初のサイクルと比較した最初の１０サイクルにわたる容量の相対的喪失は、比較例２９による後続のサイクルにおける著しいさらなる喪失とは対照的に、実施例２４についてははるかに少なく、後続の１０サイクルを通してさらなる喪失はない。
【０１２９】
理論に縛られるものではないが、可逆的容量の喪失は、可逆的容量の能力を損なうことに対する、天然ガスとして知られる燃料混合物に通常存在する高い沸点の成分および汚染物質の蓄積に起因し、それらが次に繰り返しの加圧−減圧の結果として多孔質の燃料貯蔵吸着剤に蓄積すると考えられる。吸着剤の当業者によって容易に理解されるように、小さい大きさの細孔の方が、大きいエネルギーまたは吸着強度を有するとさらに考えられる。過度に小さい細孔から離れて歪んでいる細孔体積の吸着剤は、こうした高い沸点の成分の蓄積が少ない傾向があり、したがって、その可逆的容量は、繰り返しの燃料補給に関してより耐久性があるとここで主張される。実施例で使用した試験用のガスは、北米の天然ガスの一般的な分析と似ているが、メタンより高い沸点を持つ成分の濃度が顕著に高いため、組成は様々である（Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｂｏａｒｄの天然ガス仕様書、ｗｗｗ．ｎａｅｓｂ．ｏｒｇ／ｐｄｆ２／ｗｇｑ＿ｂｐｓ１００６０５ｗ２．ｐｄｆを参照）ことに留意されたい。それ故、可逆的容量の喪失は天然ガスの組成に依存している可能性があり、相対的に耐久性のある吸着剤が、相対的に耐久性の低い吸着剤と比較して、信頼性のある燃料貯蔵容量を有することは明らかである（その有用な回復可能な貯蔵容量は、燃料の組成による変動が少ないまたは影響を受けにくい）。
【０１３０】
耐久性についての上記のメカニズムを支持して、図１２は、その最初の加圧−減圧サイクルから測定された吸着モノリスのより優れた保持能力と、繰り返されるサイクルからの可逆的容量のより大きな喪失との相関関係を示す。例えば、最初の１０サイクルにわたる可逆的容量の６％未満の喪失は、１２ｇ／Ｌ−モノリス未満の最初のサイクル保持率と相関する。実施例２４は、最初の保持率が１７ｇ／Ｌ−モノリスである実施例２９のサイクル１０〜２０での明らかに乏しい耐久性と比較すると、１０〜２０サイクルに由来する耐久性のある可逆的容量を有しており、その最初のサイクルでは約１０ｇ／Ｌ−モノリスの天然ガス保持性を有する。
【０１３１】
最初のサイクルのより保持力の低い実施例によって具体化しているように、可逆的容量において好ましい耐久性を得るために、９Åの大きさよりも小さい細孔においてより少ない体積が望まれることを、図１３は示す。例えば、１２ｇ／Ｌ−モノリス未満の最初のサイクルの保持力は、１００ｃｃ／Ｌ−モノリス未満の９Åの大きさ未満の細孔体積と相関する。表６および図１５に示しているように、理解している耐久性の利点を伴わずに、９〜１２Åの大きさ／直径、および９Åの大きさ／直径未満に焦点を合わせることは、＜９Åの大きさの細孔におけるより小さいマイクロ細孔の体積、したがってより低い可逆的容量から離れることを教示する。なぜなら、９Åの大きさの細孔における低体積の試料は、９〜１２Åの大きさよりも細孔体積が小さい傾向があるからである。実際、可逆的容量を増大させるための本開示のより大きな９〜２７Åの大きさの細孔体積に焦点を当てても、優れた耐久性に関する十分な指針を提示しない。例えば、図１６に示しているように、＜９Åの大きさの細孔体積の範囲を有する実施例に対して、２００〜２７７ｃｃ／Ｌの９〜２７Åの大きさの細孔体積が同様にあり、また大きさが＜９Åの細孔で１００ｃｃ／Ｌより顕著に大きいものも、顕著に小さいものもある。
【０１３２】
重要なことは、２７Åよりも大きさが大きい、または５０Åよりも大きさがはるかに大きい細孔は、おそらく凝縮吸着相を介する相当な貯蔵容量からは大きすぎるが、モノリス内の構成的な吸着剤粒子の中の、ガスの加圧−減圧の体積としての可逆的容量に対して、依然として重要な寄与をする役割を果たし得るということに留意することである。図１４に示しているように、熱的および化学的活性化プロセスの化学的および物理的性質に起因して、ここでは９Åの大きさ未満の細孔として示されるマイクロ細孔の体積の減少と共に、ここでは２７〜４９０Åの大きさの範囲で示される、９〜２７Åの大きさの範囲外であるメソ細孔の範囲内では、より大きい大きさで細孔体積が増加することを予想するのは普通に見える。したがって、本開示のいくつかの実施形態の９Åよりも小さい大きさの細孔において、低減した細孔体積内で動作することにより、モノリス物品は、９〜２７Åの大きさの細孔の体積を最大にすることから得られる可逆的容量以外に、凝縮相を形成するには大きすぎると理解されている、細孔における内部圧縮ガスからの可逆的容量の増大という利点を得る。図１４によれば、これらの相対的に大きな２７〜４９０Åの大きさのメソポアの体積は、９Åより小さい大きさのマイクロ細孔の体積が１００ｃｃ／Ｌ−モノリス未満の範囲にあるとき、５０ｃｃ／Ｌ−モノリスを超える。
【０１３３】
全体として、約９〜２７Åの大きさの細孔における細孔体積の増大によってもたらされるような、天然ガス用の高い可逆的容量の必要性、繰り返しの加圧サイクリングでの耐久性がある可逆的容量の必要性、および圧縮ガス貯蔵細孔の利点を考慮すると、本開示の吸着性モノリス物品の細孔の体積分布は、約９Åの大きさよりも小さい細孔の約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍ未満の体積、約９〜２７Åの大きさの細孔の２００ｃｃ／Ｌ−Ｍ超の体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍを超える体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。さらに、約９〜２７Åと約２７〜４９０Åの両方の大きさの細孔体積を最大にすることによって、粉末の所与の高い密度での物品への充填に対して吸着モノリスの質量が最小になり、それによって相対的に軽量な燃料貯蔵媒体の燃料経済的な利点がもたらされる。
【０１３４】
具体的な実施形態
一態様によれば、本開示はガスを貯蔵する方法を提供する。方法は、ガスを、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量および／または≦３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量を有する少なくとも１つの多孔質ガス吸蔵モノリスを含むガス貯蔵システムと接触させることを含む。
【０１３５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、多孔質ガス吸蔵モノリスが、約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、少なくとも０．４ｇ／ｃｃの部分密度、約９Å〜約２７Åの範囲の大きさを有する細孔の細孔体積、すなわち≧０．５ｃｃ／ｇ、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１３６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、作業重量分析容量は≦４０ｌｂ／ＧＧＥである。
【０１３７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、体積分析容量は３０Ｌ／ＧＧＥ以下である。
【０１３８】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、多孔質ガス吸蔵モノリスは、本明細書に記載のガス吸着材料および非水性結合剤を含む。
【０１３９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、非水性結合剤は、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４０】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、フルオロポリマーは、ポリ（ビニリデンジフルオリド）、ポリテトラフルオロエチレン、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ポリアミドは、ナイロン−６，６’、ナイロン−６、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４２】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、高性能プラスチックは、ポリフェニレンスルフィド、ポリケトン、またはポリスルホンの少なくとも１つである。
【０１４３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、非水性結合剤が１０ｗｔ％以下の量で存在する、ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する、非水性結合剤が、結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液である、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、非水性結合剤が約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在する、ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在する、非水性結合剤が結合剤の約５５ｗｔ％〜約６５ｗｔ％の分散液である、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ガス吸着材料は、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１４６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、活性炭は、木材、ピートモス、ココナッツの殻、石炭、クルミの殻、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーに由来する。
【０１４７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、活性炭は、熱的に活性化されている、化学的に活性化されている、またはそれらの組み合わせである。
【０１４８】
別の態様によれば、本開示は多孔質ガス吸蔵モノリスを提供する。多孔質ガス吸蔵モノリスは、ガス吸着材料を含み、多孔質ガス吸蔵モノリスは、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量および／または≦３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量を有する。
【０１４９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ガス吸蔵モノリスは、本明細書に記載の非水性結合剤をさらに含む。
【０１５０】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、フィブリル化セルロース、高性能プラスチック、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、ポリイミドとのコポリマー、高性能プラスチックとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１５１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、フルオロポリマーは、ポリ（ビニリデンジフルオリド）、およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択される少なくとも１つのフルオロポリマーである。
【０１５２】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ポリアミドは、ナイロン−６，６’およびナイロン−６からなる群から選択される少なくとも１つのポリアミドである。
【０１５３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、非水性結合剤は１０ｗｔ％以下の量で存在する。
【０１５４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ガス吸着材料は少なくとも９０ｗｔ％の量で存在する。
【０１５５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、ガス吸着材料は、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つである。
【０１５６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、活性炭は、木材、ピートモス、ココナッツの殻、石炭、クルミの殻、合成ポリマーおよび／または天然ポリマーに由来している。
【０１５７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、活性炭は、熱的に活性化されている、化学的に活性化されている、またはそれらの組み合わせである。
【０１５８】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、≧約０．４ｇ／ｃｃの部分密度、作業重量分析用量が≦３０ｌｂ／ＧＧＥであること、体積分析容量が３０Ｌ／ＧＧＥ未満であること、ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤が、約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤が、結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液であること、約９Å〜約２７Å、すなわち≧０．５ｃｃ／ｇの範囲の大きさを有する細孔の細孔体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１５９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、部分密度は約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃの範囲である。
【０１６０】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、部分密度は約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．６ｇ／ｃｃの範囲内である。
【０１６１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、作業重量分析容量は≦２８ｌｂ／ＧＧＥである。
【０１６２】
さらなる態様によれば、本開示は、多孔質ガス吸蔵モノリスを製造する方法を提供する。この方法は、本明細書に記載のガス吸着材料と非水性結合剤とを混合すること、および混合物を成形構造物に圧縮または押し出すこと、または混合物をある形状に押し出すことを含む。
【０１６３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、方法は、圧縮混合物に熱を加えることをさらに含む。
【０１６４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つであること、またはガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つであること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１６５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、≧０．４ｇ／ｃｃの部分密度、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量、
≦３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量、約９〜２７Å、すなわち＞０．５ｃｃ／ｇの範囲の大きさの細孔に対する細孔体積、ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤が１０ｗｔ％以下の量で存在すること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１６６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約０．４ｇ／ｃｃ〜約０．７５ｇ／ｃｃの範囲の部分密度、作業重量分析容量が３０ｌｂ／ＧＧＥ未満であること、体積分析容量が３０Ｌ／ＧＧＥ未満であること、ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤は約２．５ｗｔ％〜約７ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤は結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液であること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１６７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、混合物を圧縮することは、少なくとも１，２５０ｐｓｉの圧力を加えることを含む。
【０１６８】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、加えられる圧力は１，５００ｐｓｉより大きい。
【０１６９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、成形構造物または押出し形状が、円柱、長円形の柱体、立方体、楕円形の柱体、長円形の柱体、または直方体である。
【０１７０】
さらに別の態様によれば、本開示はガス貯蔵システムを提供する。ガス貯蔵システムは、容器、およびその中に配置された多孔質ガス吸蔵モノリスであって、ガス吸着材料を含むモノリス、を含み、多孔質ガス吸蔵モノリスは、≦４０ｌｂ／ＧＧＥ（例えば、≦２８ｌｂ／ＧＧＥ）の作業重量分析容量および／または＜３５Ｌ／ＧＧＥ（例えば、＜３０Ｌ／ＧＧＥ）の体積分析容量を有する。
【０１７１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは、本明細書に記載の非水性結合剤をさらに含む。
【０１７２】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、非水性結合剤が、フルオロポリマー、ポリアミド、フルオロポリマーとのコポリマー、ポリアミドとのコポリマー、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つであること、またはガス吸着材料が、活性炭、ゼオライト、シリカ、有機金属骨格、共有結合有機骨格、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つであること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１７３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、ガス吸着材料が少なくとも９０ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤が、１０ｗｔ％以下の量で存在すること、非水性結合剤が、結合剤の約５０ｗｔ％〜約７０ｗｔ％の分散液であること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１７４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、モノリスは以下の、≧０．４ｇ／ｃｃの部分密度、≦４０ｌｂ／ＧＧＥの作業重量分析容量、
＜３５Ｌ／ＧＧＥの体積分析容量、約９〜２７Å、すなわち≧０．５ｃｃ／ｇの範囲の大きさの細孔に対する細孔体積、ガス吸着材料が少なくとも９３ｗｔ％の量で存在すること、非水性結合剤が７ｗｔ％以下の量で存在すること、非水性結合剤が結合剤の約５５ｗｔ％〜約６５ｗｔ％の分散液であること、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを有する。
【０１７５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、容器は少なくとも１，０００ｐｓｉに耐えるように構成される。
【０１７６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、細孔の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、またはそれ以上（その間のすべての値および範囲を含む）が９〜２７Åの範囲内にある。
【０１７７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超（その間のすべての値および範囲を含む）が９〜２７Åの範囲にある。
【０１７８】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、６０％を超える細孔が９〜２７Åの範囲にある。
【０１７９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、７０％を超える細孔が９〜２７Åの範囲にある。
【０１８０】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、８０％を超える細孔が９〜２７Åの範囲内にある。
【０１８１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、９０％を超える細孔が９〜２７Åの範囲にある。
【０１８２】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、９５％を超える細孔が９〜２７Åの範囲にある。
【０１８３】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、細孔の約１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、またはそれ以上（間のすべての値および範囲を含む）が１２〜２７Åの範囲内にある。
【０１８４】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、５０％超、６０％超、７０％超、８０％超、９０％超、９５％超（間のすべての値および範囲を含む）が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１８５】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、３０％を超える細孔が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１８６】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、４０％を超える細孔が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１８７】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、５０％を超える細孔が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１８８】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、６０％を超える細孔が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１８９】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、７０％を超える細孔が１２〜２７Åの範囲にある。
【０１９０】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、８０％を超える細孔が約１２〜２７Åの範囲にある。
【０１９１】
本明細書に記載の任意の態様または実施形態では、本開示のモノリスは、約９Åの大きさより小さい細孔における＜約１００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約９〜２７Åの大きさの細孔における＞約２００ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、約２７〜４９０Åの大きさの細孔における＞約５０ｃｃ／Ｌ−Ｍの体積、またはそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。
【０１９２】
本開示の好ましい実施形態が本明細書に示され説明されてきたが、そのような実施形態は例としてのみ提示されていることが理解されよう。本開示の精神から逸脱することなく、当業者には多数の変形、変更および置換が思い浮かぶ。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の精神および範囲内に含まれるようなすべてのそのような変形を網羅することを意図している。さらに、システムは、システムを充電および／または放電するための少なくとも１つの装置、またはシステムを充電および／または放電するための複数の装置を含むことができる。
【０１９３】
本出願を通して引用されるすべての参考文献、特許、係属中の特許出願および公開された特許の内容は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
【０１９４】
当業者は、本明細書に記載の本開示の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識し、または日常的な実験のみを用いて確かめることができる。そのような等価物は、添付の特許請求の範囲によって包含されることを意図している。本明細書に記載された詳細な実施例および実施形態は、例示目的のためだけに例として与えられており、決して本発明を限定するとは考えられないということが理解される。それを考慮した種々の修正または変更は、当業者に示唆され、本出願の精神および範囲内に含まれるものであり、添付の特許請求の範囲の範囲内で考慮される。例えば、成分の相対的な量は、所望の効果を最適化するために変動があってもよく、追加の成分を添加してもよく、および／または類似した成分を記載の成分の１つ以上の代わりに用いてもよい。本開示のシステム、方法、およびプロセスに関連するさらなる有利な特徴および機能性は、添付の特許請求の範囲から明らかである。さらに、当業者は、本開示の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識し、または日常的な実験のみを用いて確かめることができる。そのような均等物は、添付の特許請求の範囲によって包含されることを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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